用二维材料解锁超越摩尔的世界

众所周知，我们现在正在接近戈登摩尔在摩尔定律中描述的设备缩放属性的物理极限。因此，对于一个半个多世纪以来一直基于相同原则的运营和商业模式的行业来说，未来10年将是一个巨大的分水岭。

向后摩尔世界的过渡绝不是一成不变的。有一系列技术正在讨论中，并且正在探索许多研究途径。也就是说，2D材料可能是最有前途的发展领域之一。

2D材料在后摩尔世界中以两种方式之一发挥作用。

首先，国际设备和系统路线图（IRDS）明确指出，基于2D材料的晶体管是关键技术之一，将为扩展摩尔定律提供长期解决方案。这种努力被称为“Beyond CMOS”。

尽管Beyond CMOS技术将利用新的材料和技术，但顾名思义，这些努力的最终目标是延续我们在现有CMOS技术方面的经验。

当然，2D材料的特性和可预测的电气特性提供了巨大的潜力，可以继续扩展我们在过去50年中在半导体行业见证的显着创新和性能提升。

当然，将投资于“Beyond CMOS”的研发是有用和可取的。然而，也许2D材料更有趣的短期潜力是创造一个“超越摩尔”（MtM）的世界。

该术语定义了半导体器件包含更多功能多样性的世界。摩尔定律通常适用于（重要的）通用计算设备，而 MtM 指的是更广泛的设备——有时称为异构集成。

事实上，IRDS强调，这些功能“可能意味着模拟和混合信号处理，无源元件，高压元件，微机械器件，传感器和执行器以及实现生物功能的微流体装置的结合”等等。

不过，2D材料在这方面又起着至关重要的作用。事实上，与2D材料在“更多摩尔”应用中的应用相比，我们已经看到了2D材料在MtM用例中的商业应用。

这些是在后端生产线（BEOL）应用中 – 将2D材料添加到半导体晶圆中以添加特殊功能，如传感，光子开关或高级互连，其中多个设备堆叠或链接在一起。

事实上，传感器是一个关键的发展领域，因为就其性质而言，传感器往往在代工厂生产，这些代工厂已经过渡到MEMS等BEOL技术，并且具有易于适应平面化2D层的工艺。

这些用例是 2D 材料的关键试验场。ANL已经与合作伙伴合作，为这些BEOL应用提供石墨烯。我们的制造技术旨在与现有生产线完全兼容，并将支持石墨烯“堆叠”。

毫无疑问，英特尔和台积电等世界领先的半导体制造商非常热衷于了解2D材料的制造影响。对于像应用纳米膜这样的制造商来说，现在的关键是展示2D材料如何与现有半导体供应链和生产线的高要求无缝集成，并证明这些材料可以发挥其MtM潜力。