7月7日消息，北京大學(xué)電子學(xué)院梁學(xué)磊教授團隊成功研制出全球首個基于全碳納米管的互補場效應(yīng)晶體管（CFET）數(shù)字邏輯電路。

CFET通過垂直堆疊N型與P型場效應(yīng)晶體管，被國際器件與系統(tǒng)路線圖列為2納米以下技術(shù)節(jié)點的關(guān)鍵器件，預(yù)計2032年前后商業(yè)化。

碳納米管被公認(rèn)為后硅時代最具潛力的溝道材料候選者。然而，碳納米管雖兼具高遷移率、低溫工藝兼容性和三維集成優(yōu)勢，此前卻從未實現(xiàn)真正的CFET器件與電路。北大團隊此次一舉填補了這一空白。

該團隊面臨兩大核心挑戰(zhàn)：碳納米管P型與N型器件驅(qū)動能力不匹配，以及上層器件制造導(dǎo)致底層性能退化。

他們采用無摻雜CMOS策略，通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)設(shè)計，使頂層N型場效應(yīng)晶體管與底層P型場效應(yīng)晶體管在保持相同占位面積的同時，實現(xiàn)了性能的高度平衡與完美匹配。

制備出的CFET反相器在0.2至1伏寬電壓范圍內(nèi)均表現(xiàn)出極佳的軌到軌傳輸特性和低功耗優(yōu)勢。在1伏工作電壓下，峰值電壓增益高達164，創(chuàng)下當(dāng)前低維半導(dǎo)體CFET反相器的最高紀(jì)錄。

基于此，團隊成功構(gòu)建了或非門、或門、與非門、與門、4管靜態(tài)隨機存取存儲器單元，以及全球首個基于全碳納米管CFET架構(gòu)的五級環(huán)形振蕩器。

這項研究填補了碳納米管CFET架構(gòu)的關(guān)鍵空白。該突破為面向人工智能與邊緣計算的高密度近傳感與感內(nèi)計算架構(gòu)開辟了全新路徑。