積體電路制程突破，由成功大學(xué)物理系吳忠霖教授、國家同步輻射研究中心陳家浩博士等人組成的團隊，成功研發(fā)出僅單原子層厚度(0.7 nm)且具優(yōu)異邏輯開關(guān)特性的二硒化鎢二極體。據(jù)團隊說法，負責(zé)運算的傳輸電子被限定在單原子層內(nèi)，將大幅降低干擾并增加運算速度，若未來應(yīng)用在數(shù)位裝置，運算速度預(yù)期可超過現(xiàn)今電腦千倍、萬倍。

市場上，臺積電正在發(fā)展 3 nm投資計劃，3 nm制程新廠預(yù)計 2022 年底第一期開始量產(chǎn);而實驗室中的科學(xué)家則積極尋找能微縮至原子尺度(小于 1 nm)的電晶體材料，希望讓數(shù)位裝置變得更加輕薄、效率更高。

壓縮至原子級的二維材料具有許多獨特物理與化學(xué)特性，比如材料界神話石墨烯(Graphene)，就是第一個被發(fā)現(xiàn)僅碳原子厚度的二維材料，導(dǎo)電度極佳。此外，由于厚度極薄，透過堆棧不同類型的二維材料能展現(xiàn)出不同功能性。

但成功大學(xué)物理系教授吳忠霖說，石墨烯不容易成為半導(dǎo)體材料，因此團隊決定選用另一種與石墨烯同屬二維材料的過渡金屬硫?qū)倩衔?Transition Metal Dichalcogenides，TMDs)：二硒化鎢(WSe 2 )，并成功研發(fā)出厚度僅 0.7 nm、又具優(yōu)異邏輯開關(guān)特性的二硒化鎢二極體。

相比以往傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體材料，吳忠霖說，二硒化鎢二極體厚度上已超越三nm制程極限，可完全滿足次世代積體電路所需更薄、更小、更快的需求。

在實驗中，團隊也利用單層二硒化鎢半導(dǎo)體與鐵酸鉍氧化物所組成的二維復(fù)合材料，展示調(diào)控二維材料電性無需金屬電極，就能打開、關(guān)閉電流以產(chǎn)生 1 和 0 邏輯訊號，能大幅降低電路制程與設(shè)計復(fù)雜度，避免短路、漏電或互相干擾的情況發(fā)生。

雖然該研究成果還只限于實驗室中，但未來若能將此單原子層二極體組合成各種積體電路，由于負責(zé)運算的傳輸電子被限定在單原子層內(nèi)，將能大幅增加運算速度，預(yù)期可超過現(xiàn)今電腦運算速度千倍甚至萬倍，而且耗能量極少，可滿足人工智能芯片或機器學(xué)習(xí)的大量運算需求，或者未來手機充一次電可以使用長達 1 個月。