2018年半導體產業十大黑科技

半導體電子技術作為一項最基礎的技術，它是支撐工業、汽車、通訊等眾多行業的關鍵技術之一。2018年即將過去，作為一個電子人，我們深感行業變化的神速，如果用一個詞形容全年的行業特性，那就是「晶片」。越來越多的國家開始重視核「芯」技術，晶片產業涉及材料、設計、製造、封裝、測試等，任何一項技術的突破，都會給整個行業帶來革命性的變革，今年整個產業在技術上也是節節攀升，2018年可以說是產業高速發展的一年，全球電子產業也產生了眾多技術突破，下面是其中最具代表的十大「黑科技」。

十、擁有人腦智慧的類腦晶片

一直以來，人們已經習慣了電子晶片的模式，那就是運算和存儲的獨立工作模式。但是人腦的工作方式是統一的，通過神經元和突出的協作完成腦部工作。近年來，全球很多研究機構開始將精力放在類腦晶片技術上，一直未能取得突破性進展。2018年2月，麻省理工的工程師設計了一種人造突觸，可以做到精確控制流過這種突觸的電流強度，類似離子在神經元之間的流動，這給人們設計像人腦一樣工作的晶片大有幫助。據相關工作人員介紹，該團隊已經製造了一個由矽鍺制成的人造突觸小晶片，該晶片的突觸可以識別手寫樣本，準確率非常高，這個研究成果被認為是邁向用於模式識別和其它學習任務的便攜式低功耗神經形態晶片的關鍵技術突破。

九、做到兩英寸GaN自支撐襯底的規模化生產

如今，我們正處在第二代半導體材料（矽）和第三代半導體材料發展的節點上，隨著信息技術的突飛猛進，以碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的半導體材料，因具備禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大、電子飽和漂移速率高、抗輻射能力強等優越性能，是固態光源、電力電子和微波射頻器件的關鍵技術和材料支撐。2018年3月，中國科技部高新司在高質量第三代半導體材料關鍵技術上做到了新突破，據相關工作人員對OFweek電子工程網介紹，該項目完成了兩英寸GaN自支撐襯底的規模化生產，做到了高Al組分AlGaN基深紫外光泵浦激射，開發了基於鈣鈦礦氧化物材料的紫外光電探測器件原型，為氮化鎵的早日量產做到了技術的新突破。

八、長光研制出世界最大口徑碳化矽單體反射鏡

單體反射鏡是一種高精度的非球面光學反射鏡，主要用於對地觀測、深空探測和天文觀測等領域，是衡量國家的高性能光學水平的一個重要參考標準。2018年8月，長春光機研制出世界上最大的口徑碳化矽單體反射鏡，標誌著大陸在這個製造領域已經躋身國際先進行列。據悉，這個4m量級高精度SiC非球面反射鏡集成製造系統技術將應用於國家地基大型光電系統。長春光機作為國家重要的科研機構，在20世紀90年代就開始研究光學級碳化矽陶瓷材料，並不斷取得突破性成果，2016年它們就曾成功研制出直徑4.03米的單體碳化矽反射鏡坯。

七、可自然降解的壓力傳感器

傳感器幾乎無處不在，隨著「萬物互聯」願景的做到，未來的傳感器將搭載更多的黑科技技術，如美國科學家們研究的一款可自然降解的壓力傳感器就是亮點十足。據相關工作人員介紹，這款傳感器能可移植並且可伸展，它非常適用於醫療行業，如用這門技術為很多患者定制個性化的康復方案。應用這門技術，人們可以控制傳感器的降解，使其壽命與組織愈合時間保持統一，同時傳感器的靈敏度也沒影響。除了用於患者康復，它還能集成到小型化的發射器或接收器系統中，應用前景非常廣闊。

六、柔性射頻濾波技術

隨著人們對電子設備形狀的要求，柔性電子成為一種新的技術選擇，搭載這種技術的電子設備可任意彎曲和折疊，柔性電子設備比傳統的電子設備更靈活，同時適應環境能力更強，成為近年來最熱門的一種電子研究技術。如何將柔性電子技術應用在常見的設備之中成為如今熱門的話題，也是科學家們一直努力的方向。功夫不負有心人，2018年5月，天津大學傳來好消息，天津大學的精密測試技術及儀器國家重點實驗室龐慰團隊，成功開發出了柔性射頻濾波器，可直接應用於柔性電子，這是大陸在柔性電子設備上的一大技術突破，這門技術可做到柔性電子設備間的高速無線通訊。一直以來，人們幻想的「折疊」手機離我們又進了一步，如若將這項技術用於手機產業，前景不可限量。

五、新型拓撲絕緣體有望刷新存儲領域的「世界觀」

存儲技術廣泛應用於各種電子器件之中，可謂是電子的「糧倉」。今年，美國明尼蘇達大學研究人員主管了一項新科研項目，探索出一種涉及磁阻效應的新型拓撲絕緣體，這種拓撲絕緣體將改善計算機計算與存儲。據相關人員介紹，這種磁阻隨機存取存儲器正逐漸在計算機存儲領域應用，這種拓撲絕緣體的材料有利於進一步改善磁阻隨機存儲電子單元寫數據的能量效率。

四、中國光刻機分辨率達到22奈米

光刻機被譽為工業之花，製造難度不亞於造航母。2018年11月，國家重大科研裝備研制項目「超分辨光刻裝備研制」通過驗收，這個設備就是光刻機，該光刻機由中國自主研制，分辨率達到了22奈米，未來還能用於製造10奈米級別的晶片，這是中國一項非常重大的技術突破。雖然它與全球頂尖的光刻機（7nm甚至5nm）等還有差距，但能取得這樣的成績已屬不易。

三、邏輯器件上的突破性成果

邏輯器件作為電子電路的基礎單元，在很多的地方都能應用得到，但是如今是以CMOS器件為主流。2018年12月，《自然》雜誌發表了一篇關於一代邏輯器件的研究論文，作者包括英特爾、加州大學伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員。這篇論文描述了一種由英特爾發明的磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件，相較於目前的CMOS器件、MESO器件，有望把電壓降低5倍、能耗降低10-30倍。這項技術研究有望推動計算能效提升，跨越不同的計算架構促進性能增長。

二、首次在三維體系中發現量子霍爾效應

量子霍爾效應是量子力學版本的霍爾效應，需要在低溫強磁場的極端條件下才可以被觀察到，此時霍爾電阻與磁場不再呈現線性關係，而出現量子化平台。量子霍爾效應是二十世紀最重要的發現之一，因為研究相關技術獲諾貝爾獎的科學家不少。2018年12月，復旦大學物理學系修發賢課題組在《自然》雜誌上刊發了他們的研究成果，這也是中國科學家首次在三維空間中發現量子霍爾效應。據悉，修發賢教授課題組在拓撲狄拉克半金屬砷化鎘材料里觀測到三維量子霍爾效應，通過實驗證明電子的隧穿過程，邁出從二維到三維的關鍵一步，開拓了全新的研究維度，這表明這次新研究是人類向新的科學領域邁出了關鍵性的一大步。

一、打破3nm制程極限，科學家成功研發0.7nm二硒化鎢二極管

眾所周知，晶片制程與性能的關係密切，目前能量產7nm晶片的廠商並不多，而有些研究機構已經開始研究3nm科技了。就在前不久，某科研團隊的科學家成功研發出0.7nm二硒化鎢二極管，這意味著這項技術可能打破半導體的3nm制程極限，晶片可以容納更多的二極管。這次0.7nm的二硒化鎢二極管研發成功，將為業界看衰半導體制程的人們一顆強心針，具有非常重要的意義。

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