后摩尔时代半导体技术（ZZS723）

老赵～ZZS

2025年2月27日，中国科学院老科协主办、中国老科协和中国老科协创新发展研究中心支持、中国科学院老科协半导体所分会承办的学术沙龙《后摩尔时代半导体技术》召开。

开启了中国科学院老科协2025年度的第一场学术沙龙活动。

中国科学院老科协半导体所分会理事长曾一平研究员主持沙龙活动。

中国科学院半导体研究所研究员、半导体芯片物理与技术全国重点实验室主任骆军委作主旨报告。

骆军委，国家杰出青年科学基金和中国科学院青年科学家奖获得者，担任国家重点研发计划和国家基金委专家工作，长期从事半导体物理与器件物理研究，在后摩尔时代硅基半导体理论研究取得系统性创新成果。

发表论文120余篇，包括发表在Nature、Nature Physics 、Nature Nanotechnology 、Nature Communications 、PRL 等杂志。担任32届半导体缺陷国际会议和22届多元化合物国际会议共同主席。

2023年2月在中国科学院院刊上发表《加强半导体基础能力建设点亮半导体自立自强发展的灯塔》文章被广泛重视，美国彭博社以“中国顶级科学家勾画出绕过美国芯片制裁的计划”为题进行专题报道，受到《纽约时报》、《时代周刊》和《经济学人》等采访邀约。2024年3月发表《实施专利战略反制美国芯片霸权》一文，受到关注。

曾受邀在国家发改委、国务院发展研究中心、兵器工业集团等做半导体基础研究现状方面的讲座。

骆军委研究员作主旨报告《后摩尔时代半导体技前沿物理》

当前，2纳米半导体工艺节点即将实现量产，CMOS（互补金属氧化物半导体）晶体管的源漏间沟道物理长度只剩14纳米，已接近物理极限，“摩尔定律”即将失效。

根据国际路线图，如果没有物理上的重大突破，晶体管沟道的物理长度将停滞在12纳米的物理极限尺寸。

进入“后摩尔时代”的半导体技术已经从原先单纯追求器件尺寸微缩提升集成密度，扩展到同时追求功能性集成；

技术路线按照“延续摩尔”（More Moore）、“扩展摩尔”（More Than Moore）和“超越摩尔”（Beyond Moore）3个不同维度继续演进。

急需发展突破CMOS器件性能瓶颈的新材料、新结构、新理论、新器件和新电路，面临众多“没有已知解决方案”的基本物理问题挑战。

本报告主要介绍后摩尔时代半导体技术路线中的硅器件前沿半导体物理。

骆军委研究员的报告引起与会人员的广泛兴趣。

大家聚精会神听取报告

曾一平研究员主持沙龙讨论交流。

与会人员积极发言，发表各自的观点，讨论感兴趣的话题。

半导体原理、芯片技术、器件材料、人工智能、……，这些敏感的词汇当今最受关注。

前沿科学技术的发展动向牵动中国、美国、全世界的每根神经。

制裁反制裁、垄断反垄断

半导体原理研究与芯片技术发展的关联

如何破解“芯片制裁”？

专家们各抒己见，畅所欲言

半导体研究所俞育德研究员发言

半导体所分会副理事长郑红军高工发言

半导体研究所赵柏秦研究员发言

中国科学院老科协电子分会理事长、中国科学院空天研究院蔡安生研究员发言

半导体所分会副理事长李桂荣研究员发言

半导体研究所吴晓光研究员发言

半导体研究所赵玲娟研究员发言

半导体研究所王晓亮研究员发言

半导体所陆文兰高工发言

巾帼不让须眉

中国科学院半导体研究所集半导体物理、材料、器件研究及系统集成应用于一体，取得了一系列重大原创性成果。

中国科学院老科协副理事长曹以玉发言

中国科学院半导体所党委书记、副所长冯仁国研究员总结发言

30余位嘉宾参会。

另外，120位研究生旁听了主旨报告。

参会人员名单

参会人员（续）

注：摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）在1965年提出的。它最初表述为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数量大约每两年翻一番。后来，这个时间周期被修正为大约每18 - 24个月。晶体管数量的增加意味着芯片的性能会不断提升，因为更多的晶体管可以用来执行更多的计算任务。

后摩尔时代的半导体技术：

随着摩尔定律逐渐失效，半导体行业开始探索新的技术路径和发展方向。随着晶体管尺寸接近物理极限，传统工艺提升性能的难度和成本大幅增加，行业进入了“后摩尔时代”。

后摩尔时代的主要技术方向

1. 先进封装技术：

- Chiplet（小芯片）：将多个小型芯片通过先进封装技术集成在一起，提升性能并降低成本。AMD、英特尔等公司已采用该技术。

- 3D封装：通过垂直堆叠芯片，增加晶体管密度，提升性能并减少信号延迟。

2. 新材料：

- 碳纳米管和石墨烯：这些材料具有优异的电学性能，可能替代硅成为新一代半导体材料。

- III-V族化合物：如氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs），在高频、高功率应用中表现优异。

3. 新器件结构：

- FinFET和GAAFET：FinFET已广泛应用于7nm及以下工艺，而GAAFET（环绕栅极场效应晶体管）有望在3nm及以下节点取代FinFET。

- 量子器件：基于量子效应的器件，如量子点、单电子晶体管等，可能成为未来计算的基础。

4. 异构计算：

- CPU、GPU、FPGA、ASIC协同：通过不同计算单元协同工作，提升系统整体性能，广泛应用于AI、大数据等领域。

- 神经形态计算：模拟人脑神经网络的计算架构，如IBM的TrueNorth和英特尔的Loihi。

5. 光计算和量子计算：

- 光计算：利用光子进行信息处理，具有高速、低功耗的优势，适用于特定领域。

- 量子计算：基于量子比特的计算，具有远超经典计算机的潜力，尽管仍处于早期阶段。

6. 存算一体：

- 存内计算：将存储和计算单元融合，减少数据搬运，提升能效，适用于AI和大数据处理。

后摩尔时代的挑战

1. 技术瓶颈：

新材料和新器件的研发面临诸多技术难题，如碳纳米管的制备和集成。

2. 成本压力：

先进工艺和封装技术的研发成本高昂，企业需平衡研发投入与市场回报。

3. 生态系统的构建：

新技术需要整个产业链的协同，从设计到制造再到应用，生态系统的构建至关重要。

总 结

后摩尔时代，半导体行业通过先进封装、新材料、新器件结构、异构计算、光计算、量子计算和存算一体等技术，继续推动计算性能的提升。尽管面临技术、成本和生态系统的挑战，这些创新将为半导体行业带来新的增长动力。

致谢：陈明霞、祝素娜等提供支持！