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近日，在《芯片，最新路線圖》一文中，筆者分享了IMEC對(duì)未來(lái)14年半導(dǎo)體路線圖的預(yù)測(cè)。

IMEC預(yù)測(cè)至2039年的路線圖

能看到，隨著先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)和晶體管架構(gòu)的革新，二維半導(dǎo)體材料或?qū)⒊蔀槲磥?lái)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

實(shí)際上，當(dāng)前摩爾定律日益放緩，隨著制程節(jié)點(diǎn)向物理極限不斷逼近，硅基三維晶體管的制造結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，所需投入的成本呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)攀升，而技術(shù)演進(jìn)帶來(lái)的邊際效益卻顯著遞減。

同時(shí)，為了保持摩爾定律的進(jìn)展，創(chuàng)新的重點(diǎn)已從尺寸縮放轉(zhuǎn)向功能性縮放。在從FinFET到Nanosheet，乃至未來(lái)CFET等晶體管架構(gòu)的艱難跋涉中，業(yè)界深刻意識(shí)到：僅依賴硅基材料的三維堆疊技術(shù)，已難以支撐可持續(xù)的微縮與能效提升。尋求根本性的材料革新，成為突破瓶頸、開(kāi)辟新增長(zhǎng)曲線的關(guān)鍵所在。

在這一背景下，從傳統(tǒng)硅基三維材料向二維半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略過(guò)渡，迅速躍升為全球半導(dǎo)體研發(fā)與產(chǎn)業(yè)布局的核心焦點(diǎn)，吸引了全球科研人員與產(chǎn)業(yè)界的目光。

二維半導(dǎo)體，來(lái)勢(shì)洶洶

眾所周知，隨著半導(dǎo)體制程向亞-納米級(jí)逼近，硅基器件遭遇厚度波動(dòng)散射、量子隧穿效應(yīng)及短溝道效應(yīng)等物理極限，導(dǎo)致性能顯著退化，成為延續(xù)摩爾定律的主要障礙。三維堆疊技術(shù)雖能延續(xù)晶體管密度增長(zhǎng)，但使用傳統(tǒng)溝道材料進(jìn)行3D集成將極具挑戰(zhàn)性，對(duì)EUV光刻的納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度依賴加劇了成本壓力。

因此，二維材料作為溝道材料的引入為解決尺寸微縮挑戰(zhàn)提供了創(chuàng)新方案。

憑借原子級(jí)厚度（0.3-10nm）與范德華異質(zhì)結(jié)技術(shù)，二維材料可構(gòu)建垂直場(chǎng)效應(yīng)晶體管（VFET）實(shí)現(xiàn)10倍于 FinFET 的密度突破，在1nm柵長(zhǎng)下仍保持10開(kāi)關(guān)比。其獨(dú)特電學(xué)性能（如黑磷60000cmVs遷移率）與量子特性（魔角石墨烯超導(dǎo)態(tài)、二硒化鎢谷極化效應(yīng)等），是下一代集成電路芯片的理想溝道材料。

同時(shí)，二維材料面向芯片應(yīng)用具備優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的塊狀硅材料不同，二維材料在平面上表現(xiàn)出晶格周期性，通過(guò)控制二維材料的層數(shù)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)等幾何結(jié)構(gòu)，或外加應(yīng)變和電場(chǎng)，改變其晶格周期性，最終影響能帶結(jié)構(gòu)和帶隙的大小。二維材料的不同晶格結(jié)構(gòu)和原子排列產(chǎn)生了不同的電子能帶結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生了寬的能帶范圍，涵蓋了半金屬、半導(dǎo)體和絕緣體。二維材料易于與其他材料集成，不受晶格常數(shù)匹配的約束。

隨著AI、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，一些新的計(jì)算架構(gòu)和機(jī)制已經(jīng)被引入下一代計(jì)算技術(shù)。得益于二維材料獨(dú)特的性質(zhì)，基于二維材料的存儲(chǔ)器件、神經(jīng)形態(tài)器件、量子器件、離子晶體管等被廣泛地研究和應(yīng)用，成為后摩爾時(shí)代突破物理極限的核心引擎。

最典型也是最早實(shí)驗(yàn)證明的二維材料是石墨烯。2004年，K. S. Novoselov等人在Science雜志發(fā)表文章，報(bào)道了通過(guò)機(jī)械剝離的方法從高取向的裂解石墨中獲得了石墨烯，且證明了其獨(dú)特優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)。

作為首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的二維材料，厚度僅0.335納米的石墨烯，被認(rèn)為是最具潛力的半導(dǎo)體替代材料，擁有極其優(yōu)異的物理性質(zhì)，如高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性等，科學(xué)界期望利用它制備新一代的半導(dǎo)體器件，是下一代"碳基半導(dǎo)體"強(qiáng)有力的候選材料。

之前IBM一項(xiàng)研究表明，相比硅基芯片，石墨烯芯片在性能和功耗方面預(yù)期將有較大提升。比如，7納米制程的石墨烯芯片相比7納米制程的硅基芯片，速度提升高達(dá)300%——前提是能夠在石墨烯的能帶里打開(kāi)一個(gè)"空隙"。

然而，石墨烯作為一個(gè)半金屬的材料，其零帶隙特性無(wú)法達(dá)到理想半導(dǎo)體電流關(guān)閉的狀態(tài)，難以被制成像晶體管一樣的電子開(kāi)關(guān)元件，限制了其在邏輯器件中的應(yīng)用。因此，盡管K. S. Novoselov團(tuán)隊(duì)制備出了石墨烯，但其仍然在2007年的一篇關(guān)于石墨烯的評(píng)論文章中流露出悲觀情緒。

石墨烯誕生后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，也的確未能在半導(dǎo)體領(lǐng)域找到"用武之地"。盡管如此，但以石墨烯為代表的二維材料仍獲得了較大關(guān)注，新的二維材料如雨后春筍般涌現(xiàn)。

自 2004 年石墨烯分離成功以來(lái)，過(guò)渡金屬二硫族化合物（TMDCs，如MoS、WS）、六方氮化硼（h-BN）、黑磷及 MXene 等二維材料體系得到廣泛研究。尤其是2010年后，單層MoS晶體管的成功制備標(biāo)志著二維半導(dǎo)體進(jìn)入實(shí)用化階段。

2024年，中國(guó)天津大學(xué)和美國(guó)佐治亞理工學(xué)院科研人員組成的研究團(tuán)隊(duì)，使用特殊熔爐在碳化硅晶圓上的生長(zhǎng)方法，取得重大突破，生產(chǎn)出了外延半導(dǎo)體石墨烯單層。研究發(fā)現(xiàn)，如果制造得當(dāng)，外延石墨烯會(huì)與碳化硅發(fā)生化學(xué)鍵合，并表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性，這成功攻克了長(zhǎng)期以來(lái)阻礙石墨烯電子學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題，打開(kāi)了石墨烯帶隙，實(shí)現(xiàn)了從"0"到"1"的突破。相關(guān)論文發(fā)表在《Nature》上。所以，石墨烯因此也有了"新生"。

正是基于諸多優(yōu)勢(shì)，從石墨烯被發(fā)現(xiàn)開(kāi)始，二維材料已逐漸成為一個(gè)成員眾多、類(lèi)別多樣的龐大家族。這些常見(jiàn)的二維半導(dǎo)體材料各自具有不同的能帶結(jié)構(gòu)和電子特性，覆蓋從超導(dǎo)體、金屬、半金屬、半導(dǎo)體到絕緣體等材料類(lèi)型，同時(shí)也具有優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)。

一些典型的二維材料的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

石墨烯：零帶隙狄拉克費(fèi)米子體系。石墨烯的電子結(jié)構(gòu)呈線性色散，在K點(diǎn)形成狄拉克錐，載流子遷移率極高，室溫下可達(dá)10-10 cm/V·s。其準(zhǔn)粒子行為近似無(wú)質(zhì)量，自旋散度長(zhǎng)，適用于高頻電子學(xué)與自旋輸運(yùn)研究。然而，零帶隙限制了其在數(shù)字開(kāi)關(guān)器件中的應(yīng)用，需通過(guò)帶隙工程手段實(shí)現(xiàn)能帶調(diào)控。

TMDs：直接帶隙與谷自旋耦合。典型TMDs（如MoS、WS）在單層狀態(tài)下呈直接帶隙半導(dǎo)體性質(zhì)，能隙約為1.8eV，并伴隨強(qiáng)自旋-軌道耦合與空間反演對(duì)稱(chēng)性破缺，導(dǎo)致自旋與谷自由度耦合。這種物理機(jī)制使TMD成為谷電子學(xué)與光自旋操控的理想平臺(tái)。盡管其遷移率較低，但穩(wěn)定的帶隙和優(yōu)異的光電響應(yīng)使其在晶體管與光電探測(cè)中具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

黑磷：各向異性與可調(diào)帶隙。黑磷為少有的本征直接帶隙材料，其能帶結(jié)構(gòu)對(duì)層數(shù)敏感，從單層的2eV連續(xù)調(diào)諧至塊體的約0.3eV。同時(shí)，黑磷晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致強(qiáng)烈的電子各向異性，使其在方向相關(guān)器件中具有獨(dú)特應(yīng)用前景。盡管遷移率可達(dá)千級(jí)cm/V·s，但其化學(xué)不穩(wěn)定性是制約其發(fā)展的一大障礙。

MXene：二維金屬與界面工程平臺(tái)。MXene是一類(lèi)層狀過(guò)渡金屬碳化物/氮化物，天然金屬性、高電導(dǎo)率和表面官能團(tuán)賦予其在接觸工程、電化學(xué)與可調(diào)能帶設(shè)計(jì)中的廣泛潛力。研究表明，通過(guò)調(diào)控表面終端基團(tuán)與界面應(yīng)力，可誘導(dǎo)其從金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體態(tài)，成為二維材料中可工程化程度最高的體系之一。

得益于其原子層厚度方向上的量子局限效應(yīng)，這些二維材料展示出與其對(duì)應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)截然不同的性質(zhì)。從硅基三維材料向二維半導(dǎo)體材料過(guò)渡，不僅是材料的革新，更是半導(dǎo)體技術(shù)的一次飛躍，有望打破摩爾定律放緩的僵局，推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入全新的發(fā)展階段。

清華大學(xué)任天令教授、田禾副教授，復(fù)旦大學(xué)劉子玉教授，中北大學(xué)郭浩教授，中科院微電子所彭松昂副研究員和北京交通大學(xué)鄧濤教授等總結(jié)了二維半導(dǎo)體在工藝工程和各種芯片應(yīng)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

二維電路的一般路線圖示意圖

(a) 硅基、碳納米管基和二維基集成電路的發(fā)展時(shí)間線

(b) 二維電路的實(shí)現(xiàn)路線和未來(lái)可能的應(yīng)用領(lǐng)域

臺(tái)積電、英特爾、三星和 IMEC等大型企業(yè)紛紛加速布局二維半導(dǎo)體賽道，在二維半導(dǎo)體材料研究和集成方面投入了大量資金，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)由實(shí)驗(yàn)室邁向規(guī)模化。

有數(shù)據(jù)顯示，2024年全球二維半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)18億美元，其中石墨烯為最大細(xì)分市場(chǎng)，這主要得益于其優(yōu)越的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，占比45%。過(guò)渡金屬二硫族化合物(TMDs)因其獨(dú)特的電子性質(zhì)和在各種應(yīng)用中的多功能性而成為第二大細(xì)分市場(chǎng)，占比30%。隨著制備技術(shù)成熟，預(yù)計(jì)2025-2030年市場(chǎng)規(guī)模將以24%-26.5%的復(fù)合增長(zhǎng)率擴(kuò)張，2030年有望突破45億美元，主要增長(zhǎng)動(dòng)力來(lái)自5G通信、AIoT及高性能計(jì)算領(lǐng)域的需求。

在此趨勢(shì)下，研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界對(duì)二維半導(dǎo)體材料和器件展開(kāi)積極探索，推動(dòng)二維半導(dǎo)體材料的研究和開(kāi)發(fā)。

二維半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)展與突破

原集微：

首條二維半導(dǎo)體全國(guó)產(chǎn)化工程化示范線啟動(dòng)

2025 年 6 月，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)孵化的原集微科技二維半導(dǎo)體工程化驗(yàn)證示范工藝線在浦東川沙啟動(dòng)，這是首條全國(guó)產(chǎn)二維半導(dǎo)體集成電路工程化示范線。原集微計(jì)劃三年內(nèi)建設(shè)商業(yè)化量產(chǎn)線，攻關(guān)前后道工藝、"非硅" 材料與硅基工藝兼容性、異質(zhì) / 異構(gòu)集成等核心技術(shù)，已與中科創(chuàng)星、北京賽微電子等企業(yè)合作探索異質(zhì)集成方案。

依托二維材料極低漏電流優(yōu)勢(shì)，原集微選定DRAM和邊緣計(jì)算為產(chǎn)業(yè)化切入點(diǎn)，正推進(jìn)原型芯粒集成開(kāi)發(fā)，將在8吋工程示范線完成工藝優(yōu)化。今年4月，其聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)布全球首款基于二維半導(dǎo)體的32位RISC-V架構(gòu)微處理器"無(wú)極（WUJI）"，集成5900個(gè)晶體管，反相器良率99.77%，刷新集成度紀(jì)錄且性能提升51倍。該處理器基于單層二硫化鉬（MoS），不依賴EUV光刻機(jī)，實(shí)現(xiàn)全鏈條自主研發(fā)，證明新材料應(yīng)用可行性。

原集微目標(biāo)是打造二維半導(dǎo)體界的"臺(tái)積電"，計(jì)劃三年內(nèi)突破材料與硅基工藝兼容難題，建成國(guó)際領(lǐng)先的示范商業(yè)化產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)1-2納米級(jí)芯片性能。

西北有色院、西安稀有院：

POT技術(shù)合成Ti2CO2二維材料

生物傳感器依賴無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)，親和層是連接核心，MXene材料因獨(dú)特理化性質(zhì)成潛力候選。其中，TiCO MXene因高穩(wěn)定性和半導(dǎo)體特性受關(guān)注，但常規(guī)制備易過(guò)度氧化生成TiO，難以精準(zhǔn)合成。

西北有色金屬研究院、西安稀有金屬材料研究院李陽(yáng)、程飛團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)臭氧脈沖處理（POT）技術(shù)，成功合成穩(wěn)定的二維半導(dǎo)體TiCO MXene。該技術(shù)通過(guò)精確控制 "TiC→TiCO→TiO" 反應(yīng)的活化能窗口，利用高活性臭氧降低目標(biāo)反應(yīng)能壘，短時(shí)脈沖抑制過(guò)度氧化，突破傳統(tǒng)官能團(tuán)調(diào)控瓶頸。TiCO MXene 的高吸附容量和穩(wěn)定性使其成為高精度生物傳感的優(yōu)異親和層，為MXene材料官能化與穩(wěn)定化提供新思路，拓展了二維半導(dǎo)體在生物傳感、健康監(jiān)測(cè)和智能診療領(lǐng)域的應(yīng)用。

南京航空航天大學(xué)/南洋理工大學(xué)：

二維半導(dǎo)體中共格限域的單金屬原子鏈

近日，南京航空航天大學(xué)郭萬(wàn)林院士、張助華教授、喬瑞喜副研究員聯(lián)合南洋理工大學(xué)劉政教授團(tuán)隊(duì)，在金屬單原子鏈原子制造領(lǐng)域取得突破。團(tuán)隊(duì)基于二維硫族化合物晶界限域效應(yīng)，提出標(biāo)準(zhǔn)化篩選方案，預(yù)測(cè)并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了可在二維半導(dǎo)體晶界形成單金屬原子鏈（SMACs）的元素。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》。

研究針對(duì)SMACs生長(zhǎng)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)過(guò)程，分析了過(guò)渡金屬原子與MX晶疇的替代摻雜、表面團(tuán)簇化、邊界吸附構(gòu)型及其動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)勢(shì)壘等核心步驟，建立SSEK理論計(jì)算篩選標(biāo)準(zhǔn)。以MoS為例，從27種過(guò)渡金屬中鎖定Co、Ni、Pd、Pt、Rh，實(shí)驗(yàn)證實(shí)前四種可在MoS鏡面孿晶界形成數(shù)十納米長(zhǎng)的單原子鏈網(wǎng)絡(luò)。這些原子鏈通過(guò)共價(jià)鍵與兩側(cè)晶格連接，穩(wěn)定性高，理論預(yù)測(cè)具有一維金屬性及磁性。該工作不僅為二維材料限域體系中的一維結(jié)構(gòu)的原子制造開(kāi)辟了新途徑，更為極限一維體系中量子行為研究與全新器件開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

蘇州納米所：

二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)光調(diào)控重要進(jìn)展

二維過(guò)渡金屬硫?qū)倩铮═MDs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)因優(yōu)異光電性能，在納米光電子學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。TMDs異質(zhì)雙層可實(shí)現(xiàn)材料任意組合及層間耦合調(diào)控，產(chǎn)生層間激子等新型激子態(tài)，但傳統(tǒng)器件需與外部光學(xué)結(jié)構(gòu)集成，易引入非輻射復(fù)合中心、n型摻雜以及強(qiáng)介電屏蔽效應(yīng)等問(wèn)題，嚴(yán)重抑制了激子的發(fā)光效率，尤其影響層間激子的穩(wěn)定性和輻射效率，因此帶來(lái)了極大的調(diào)控挑戰(zhàn)。

在此，蘇州納米所張興旺團(tuán)隊(duì)在Science Advances期刊上發(fā)表了最新論文。該團(tuán)隊(duì)在自由懸掛的 WS/WSe 異質(zhì)雙層中直接構(gòu)建了內(nèi)嵌光子晶體（PhC）納米結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)介質(zhì)接觸引發(fā)的發(fā)光抑制問(wèn)題。該結(jié)構(gòu)不僅在不依賴外部光學(xué)諧振器的條件下實(shí)現(xiàn)了激子與導(dǎo)模共振的自耦合，還通過(guò)導(dǎo)模的動(dòng)量色散特性，成功實(shí)現(xiàn)了激子發(fā)射在能量-動(dòng)量空間中的選擇性激發(fā)與方向性排序。該策略顯著提升了層間激子的發(fā)光效率，同時(shí)揭示了扭角對(duì)激子態(tài)調(diào)控的潛力，為探索莫爾超晶格中激子的物理機(jī)制和新型光子器件的設(shè)計(jì)提供了新思路和關(guān)鍵技術(shù)路徑。

東南大學(xué)：

用于突觸晶體管的二維極性半導(dǎo)體中門(mén)控可調(diào)極化梯度

隨著人工智能對(duì)數(shù)據(jù)處理需求不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)馮·諾依曼計(jì)算架構(gòu)局限性日益凸顯，其內(nèi)存和處理單元的物理分離導(dǎo)致了延遲和能效問(wèn)題。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算作為一種新興的計(jì)算范式，通過(guò)模仿人腦的并行處理方式，有望克服這些瓶頸。人工突觸設(shè)備是神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的核心，其旨在模擬生物突觸的動(dòng)態(tài)可塑性。然而，現(xiàn)有的突觸晶體管主要依賴于離子遷移、鐵電開(kāi)關(guān)、浮柵耦合或電荷陷阱等機(jī)制，這些方法存在離子擴(kuò)散、極化疲勞和電荷泄漏等問(wèn)題，限制了設(shè)備的可靠性和記憶保持能力。

東南大學(xué)李澤軍團(tuán)隊(duì)報(bào)道了基于二維極性半導(dǎo)體的門(mén)控可調(diào)極化梯度機(jī)制，用于模擬生物突觸功能。通過(guò)在二維極性材料中引入門(mén)控調(diào)制的極化梯度，實(shí)現(xiàn)非易失性、刺激可調(diào)的電荷傳輸，模擬突觸動(dòng)態(tài)可塑性。

該機(jī)制使設(shè)備在室溫下實(shí)現(xiàn)約 331 秒的記憶保持時(shí)間，超越多數(shù)傳統(tǒng)突觸晶體管，且在150-300K溫度范圍內(nèi)保持106-104的高開(kāi)關(guān)比，展現(xiàn)出優(yōu)異的操作穩(wěn)定性和循環(huán)耐久性。該研究突出極化工程在載流子傳輸控制中的關(guān)鍵作用，為神經(jīng)形態(tài)架構(gòu)設(shè)計(jì)提供新范式，推動(dòng)新一代電子技術(shù)發(fā)展。

北京大學(xué)彭海琳教授團(tuán)隊(duì)：

二維BiOSe半導(dǎo)體全維度剖析

二維 BiOSe 因優(yōu)異性能成為后硅時(shí)代高性能集成電路的關(guān)鍵候選材料，但其產(chǎn)業(yè)化面臨諸多挑戰(zhàn)。北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院彭海琳教授團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀在《Nature Reviews Electrical Engineering》發(fā)表綜述，論述二維BiOSe半導(dǎo)體的發(fā)展與展望。

BiOSe 具有非范德華層狀結(jié)構(gòu)，Bi-O共價(jià)鍵穩(wěn)定且層間作用弱，賦予其良好空氣穩(wěn)定性與工藝適應(yīng)性。其高電子遷移率、間接帶隙特性、強(qiáng)自旋軌道耦合效應(yīng)及鐵電性，使其在光電器件、自旋電子學(xué)器件和非易失性存儲(chǔ)器領(lǐng)域潛力巨大。制備方面，熱蒸發(fā)CVD、鹽輔助低溫CVD等方法各有優(yōu)劣，需通過(guò)調(diào)控成核位點(diǎn)等因素控制單晶形貌與質(zhì)量。產(chǎn)業(yè)化需突破晶圓級(jí)單晶制備的缺陷控制、工藝集成的界面控制與互連技術(shù)、晶體管尺寸縮小中的性能與可靠性平衡，以及電路級(jí)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等瓶頸。

北科大：

二維半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)方法新突破

當(dāng)前，化學(xué)氣相沉積（CVD）已實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí) MoS單晶生長(zhǎng)，但多核生長(zhǎng)法存在晶界缺陷，影響器件均勻性；單個(gè)核生長(zhǎng)受成核密度與生長(zhǎng)速率限制，晶疇多為毫米級(jí)。液態(tài)前驅(qū)體結(jié)晶法也因潤(rùn)濕面積小等問(wèn)題，僅能生成亞毫米級(jí)晶疇，大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量二維過(guò)渡金屬二硫族化物（TMDCs）仍是工業(yè)制造的重大挑戰(zhàn)。

2025年初，北京科技大學(xué)前沿交叉科學(xué)技術(shù)研究院張躍院士及張錚教授團(tuán)隊(duì)等人在《Nature Materials》上發(fā)表重要研究成果，提出了一種名為"二維Czochralski（2DCZ）"的方法，可在常壓下快速生長(zhǎng)厘米級(jí)、無(wú)晶界的單晶MoS晶疇，其均勻性高、缺陷密度低。基于該材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管良率高，遷移率變化小。2DCZ方法為晶圓級(jí)高質(zhì)量二維半導(dǎo)體材料制備提供新途徑，推動(dòng)傳統(tǒng)生長(zhǎng)方法創(chuàng)新，助力下一代集成電路制造。

澳門(mén)科技大學(xué)/昆士蘭理工大學(xué)/莫納什大學(xué)：

通用拾放金屬電極轉(zhuǎn)移技術(shù)

2025年初，澳門(mén)科技大學(xué)邢凱健博士、歐清東助理教授聯(lián)合昆士蘭理工大學(xué)祁東晨副教授、莫納什大學(xué) Michael S. Fuhrer 院士團(tuán)隊(duì)，在 ACS Nano 發(fā)表論文，提出通用拾放金屬電極轉(zhuǎn)移技術(shù)，解決傳統(tǒng)金屬集成到范德華（vdW）異質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)的材料破壞與接觸電阻問(wèn)題。

該技術(shù)繞開(kāi)犧牲層，借助氫化金剛石表面低粘附性和無(wú)懸掛鍵特性，以PC/PPC為媒介，實(shí)現(xiàn)預(yù)圖案化金屬的高效剝離與精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移。成功轉(zhuǎn)移8種金屬（功函數(shù) 4.22eV-5.5eV），在少層TMD材料上構(gòu)建了雙極性場(chǎng)效應(yīng)晶體管、肖特基勢(shì)壘二極管等器件。該技術(shù)簡(jiǎn)單可靠、兼容性強(qiáng)，可應(yīng)用于垂直晶體管等多種器件。隨著大面積金剛石晶圓發(fā)展，有望實(shí)現(xiàn)晶圓規(guī)模器件制造，為空氣敏感二維材料器件提供可靠制造策略，也為關(guān)聯(lián)量子態(tài)等新物理研究開(kāi)辟道路。

二維半導(dǎo)體材料異質(zhì)外延，重要進(jìn)展

2024年12月，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)攜手國(guó)科大杭州高等研究院、美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）等國(guó)內(nèi)外單位，在二維半導(dǎo)體材料異質(zhì)外延方面取得進(jìn)展。異質(zhì)外延半導(dǎo)體材料是高性能光探測(cè)的核心，但受晶格匹配限制，單一襯底上的異質(zhì)外延易產(chǎn)生高晶格應(yīng)變，導(dǎo)致界面質(zhì)量下降與晶體缺陷，且設(shè)備與工藝復(fù)雜昂貴。

團(tuán)隊(duì)依托"光探測(cè)材料與器件"上海高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等平臺(tái)，通過(guò)"面內(nèi)自適應(yīng)異質(zhì)外延"策略，在c面藍(lán)寶石襯底上實(shí)現(xiàn)二維半導(dǎo)體單晶材料的高取向外延生長(zhǎng)。該方法通過(guò)晶體取向30°旋轉(zhuǎn)調(diào)控壓應(yīng)力與拉應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變可容忍性，使異質(zhì)外延單晶與襯底形成可控界面應(yīng)變。基于該材料的光探測(cè)器件性能優(yōu)于非外延器件，為高性能光探測(cè)技術(shù)突破提供支撐。

上海微系統(tǒng)所：

開(kāi)發(fā)面向二維集成電路的單晶金屬氧化物柵介質(zhì)晶圓

2024年8月，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所（上海微系統(tǒng)所）狄增峰研究員團(tuán)隊(duì)在面向低功耗二維集成電路的單晶金屬氧化物柵介質(zhì)晶圓研制方面取得突破性進(jìn)展，相關(guān)成果以《面向頂柵結(jié)構(gòu)二維晶體管的單晶金屬氧化物柵介質(zhì)材料》為題，發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

二維半導(dǎo)體溝道材料缺乏適配的高質(zhì)量柵介質(zhì)材料。傳統(tǒng)硅基非晶柵介質(zhì)材料表面懸掛鍵多，與二維半導(dǎo)體材料形成的界面存在大量電子陷阱，影響晶體管性能；單晶柵介質(zhì)材料雖能與二維半導(dǎo)體溝道材料形成完美界面，但生長(zhǎng)所需的高溫及后退火處理，易損傷二維半導(dǎo)體材料或造成無(wú)意摻雜，形成不理想的柵介質(zhì) / 二維半導(dǎo)體界面，界面態(tài)密度高達(dá) 10 cm eV 左右，難以契合未來(lái)先進(jìn)低功耗芯片發(fā)展需求。

在此困境下，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)單晶金屬插層氧化技術(shù)，室溫下制備出單晶氧化鋁（c-AlO）柵介質(zhì)晶圓。以鍺基石墨烯晶圓為襯底生長(zhǎng)單晶Al（111），借助石墨烯與單晶金屬Al（111）間較弱的范德華作用力實(shí)現(xiàn)4英寸晶圓無(wú)損剝離，表面呈原子級(jí)平整；在極低氧氣氛圍中，氧原子可控插入Al（111）晶格，形成穩(wěn)定、化學(xué)計(jì)量比精準(zhǔn)的 c-AlO（0001）薄膜晶圓。通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝制備的低功耗 c-AlO/MoS晶體管陣列性能一致，擊穿場(chǎng)強(qiáng) 17.4 MV/cm、柵漏電流 10 A/cm、界面態(tài)密度 8.4×10 cm eV，均滿足國(guó)際器件與系統(tǒng)路線圖要求，為二維集成電路發(fā)展開(kāi)辟新路徑。

賓夕法尼亞州立大學(xué)：

攻克CMOS 與 2D 材料集成挑戰(zhàn)

互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）與二維材料的集成是電子器件發(fā)展的難點(diǎn)。賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了基于 CMOS 技術(shù)的二維單指令集計(jì)算機(jī)，利用大面積 n 型 MoS和 p 型 WSe場(chǎng)效應(yīng)晶體管的異質(zhì)集成，克服了這一挑戰(zhàn)。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)整 n 型和 p 型二維 FET 的閾值電壓（優(yōu)化溝道長(zhǎng)度、采用高 κ 柵極電介質(zhì)、改進(jìn)材料生長(zhǎng)與后處理），實(shí)現(xiàn)高驅(qū)動(dòng)電流與低亞閾值漏電。電路可在 3V 以下電壓運(yùn)行，頻率達(dá) 25kHz，功耗低至皮瓦級(jí)，開(kāi)關(guān)能量約 100pJ。這是首次完全由二維材料構(gòu)建的 CMOS 計(jì)算機(jī)，結(jié)合了金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）生長(zhǎng)的大面積 MoS和 WSe晶體管，為二維材料在集成電路中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校：

二維半導(dǎo)體材料應(yīng)用于三維晶體管新進(jìn)展

二硫化鎢（WS）等二維過(guò)渡金屬硫化物（TMDs）因獨(dú)特電學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)，成為后硅基 CMOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FETs）的潛在溝道材料，在亞 10 納米溝道長(zhǎng)度下表現(xiàn)優(yōu)異。但現(xiàn)有器件存在肖特基接觸、溝道厚度調(diào)控等問(wèn)題，限制了尺寸縮減與性能提升。

加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校Arnab Pal、Kaustav Banerjee課題組設(shè)計(jì)了基于2D TMDs的新型3D晶體管框架——2D NXFETs。通過(guò)非平衡格林函數(shù)量子傳輸模擬結(jié)合密度泛函理論數(shù)據(jù)，優(yōu)化了器件電學(xué)性能與縮放特性，綜合考慮肖特基接觸非理想性、量子化效應(yīng)及寄生電容等因素。研究發(fā)現(xiàn)三層 WS在低待機(jī)功耗和高性能應(yīng)用中表現(xiàn)出色，能量 - 延遲積提升超55%，延續(xù)了CMOS器件在亞5納米尺度的縮放能力。團(tuán)隊(duì)提出的2D納米板場(chǎng)效應(yīng)晶體管（2D NPFET）結(jié)構(gòu)，集成密度和驅(qū)動(dòng)電流顯著提升，相同面積下性能較傳統(tǒng)硅基3D晶體管提升近10倍。

碳納米管+單層MoS，

構(gòu)建極限尺寸的垂直晶體管

ACS研究通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，首次將上下交叉碳納米管與單層TMD垂直集成，解決了柵控屏蔽與隧穿泄漏難題，為極限尺寸低功耗2D邏輯器件提供可行范式。

基于石墨烯和TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)的垂直場(chǎng)效應(yīng)晶體管（VFET），通道可縮短至單層TMD厚度（約0.65nm），是實(shí)現(xiàn)尺寸極限的理想方案，但傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在石墨烯層屏蔽柵極電場(chǎng)、大面積接觸導(dǎo)致關(guān)斷態(tài)隧穿電流偏高的問(wèn)題。新結(jié)構(gòu)采用頂部 CNT/單層MoS/底部CNT三明治結(jié)構(gòu)，通過(guò)極小垂直結(jié)面積抑制Off態(tài)隧穿電流，電場(chǎng)從底部CNT側(cè)壁直接穿透MoS溝道，有效克服屏蔽問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柵控。

二維MoS柔性晶體管引領(lǐng)中規(guī)模IC革命

二維半導(dǎo)體兼具出色的電學(xué)性能和機(jī)械柔性，為柔性集成電路（ICs）的發(fā)展提供了極具吸引力的應(yīng)用前景。盡管已有顯著進(jìn)展，但目前展示的二維柔性IC通常僅限于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)邏輯門(mén)和環(huán)形振蕩器，集成規(guī)模僅有少數(shù)薄膜晶體管（TFT），在電路規(guī)模和功能性上存在明顯差距。

該研究展示了基于二維半導(dǎo)體MoS2集成100多個(gè)TFT的中規(guī)模柔性集成電路，該電路集成了組合邏輯單元和時(shí)序功能單元。通過(guò)對(duì)制程工藝的協(xié)同優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)率、均一性良好的柔性MoS TFT，同時(shí)構(gòu)建了具有良好全跨軌操作性能的柔性NMOS反相器。

采用阻抗調(diào)制來(lái)創(chuàng)建增強(qiáng)型 (E-mode) 和耗盡型 (D-mode) 晶體管，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于零Vgs負(fù)載邏輯的NMOS反相器。柔性MoS2晶體管表現(xiàn)出良好的靈活性和一致性。

此外，該設(shè)計(jì)確保了具有足夠噪聲容限的穩(wěn)健軌到軌操作，這對(duì)于確保各種數(shù)字元件的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，使其成為構(gòu)建中規(guī)模復(fù)雜電路的理想標(biāo)準(zhǔn)單元。為此，團(tuán)隊(duì)展示了組合和時(shí)序邏輯電路，結(jié)合了半加器、鎖存器、觸發(fā)器和中規(guī)模時(shí)鐘分頻模塊等代表性元件，為數(shù)字 IC 和 IoE 系統(tǒng)提供了潛在的應(yīng)用。

中科院物理所：

基于二維半導(dǎo)體的中等規(guī)模柔性集成電路

二維半導(dǎo)體結(jié)合卓越電學(xué)性能與機(jī)械柔韌性，為柔性集成電路（ICs）提供發(fā)展機(jī)遇。但迄今為止展示的二維柔性集成電路仍局限于基本的邏輯門(mén)和環(huán)形振蕩器，其最大集成規(guī)模僅為少數(shù)薄膜晶體管（TFTs），在電路規(guī)模和功能方面存在顯著差距。

2025年1月，中科院物理所張廣宇、李娜&杜羅軍研究員等人聯(lián)合發(fā)表了題為Medium-scale flexible integrated circuits based on 2D semiconductors的文章,展示了基于二維二硫化鉬（MoS）的中等規(guī)模柔性集成電路，集成了組合邏輯和時(shí)序邏輯元件。通過(guò)對(duì)制造工藝的協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了具有高器件良率和一致性的柔性MoS薄膜晶體管，以及具有穩(wěn)定軌到軌（rail-to-rail）操作的柔性NMOS反相器。此外，在柔性基底上成功構(gòu)建了典型的集成電路模塊，如NAND、XOR、半加器和鎖存器。最后，基于邊沿觸發(fā)觸發(fā)器電路，展示了一個(gè)由112個(gè)MoS薄膜晶體管組成的中等規(guī)模柔性時(shí)鐘分頻模塊。該工作將二維柔性集成電路的規(guī)模提升至中等水平，為萬(wàn)物互聯(lián)、健康監(jiān)測(cè)和植入式電子等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用展現(xiàn)了重要的發(fā)展前景。

通過(guò)協(xié)同優(yōu)化制造技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了基于MoS薄膜晶體管（TFTs）的中等規(guī)模柔性集成電路。此外，AlO摻雜技術(shù)和零柵源電壓負(fù)載邏輯配置的實(shí)施，使得反相器能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的軌到軌操作，為構(gòu)建可靠的中等規(guī)模電路奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。值得注意的是，具有正確邏輯功能的組合電路和時(shí)序電路均得到了驗(yàn)證，并可進(jìn)一步集成到能夠執(zhí)行特定指令的功能電路模塊中。這項(xiàng)工作將二維柔性集成電路的規(guī)模提升至中等水平，標(biāo)志著在可穿戴電子、可折疊智能終端和萬(wàn)物互聯(lián)（IoE）應(yīng)用等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域邁出了重要一步。

南大團(tuán)隊(duì)將二維半導(dǎo)體集成電路推向千兆赫茲

2023年，南大電子科學(xué)與工程學(xué)院王欣然教授、施毅教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在二維半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。通過(guò)設(shè)計(jì)-工藝協(xié)同優(yōu)化（DTCO），開(kāi)發(fā)出空氣隔墻晶體管結(jié)構(gòu)，大幅降低寄生電容，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了GHz頻率的二維半導(dǎo)體環(huán)形振蕩器電路，比原有記錄提升200倍，并預(yù)測(cè)了二維半導(dǎo)體應(yīng)用于1nm節(jié)點(diǎn)集成電路的潛力與技術(shù)路徑。

該成果不僅首次實(shí)現(xiàn)了GHz二維半導(dǎo)體集成電路，而且展示了DTCO在減少非理想寄生效應(yīng)、在眾多權(quán)衡中找到性能/功耗/面積最優(yōu)解的關(guān)鍵作用，為高性能二維集成電路發(fā)展指明了方向。

通過(guò)上述研究和進(jìn)展能看到，二維半導(dǎo)體正逐漸釋放產(chǎn)業(yè)潛力，加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室到規(guī)模市場(chǎng)落地的躍遷路徑。

二維半導(dǎo)體：

產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)與潛在發(fā)展路徑

需要注意的是，《芯片，最新路線圖》文章中指出：IMEC預(yù)計(jì)，到2039年，基于二維材料的第二代2DFET將成為主流。不過(guò)，引入二維材料的同時(shí)仍附帶一系列挑戰(zhàn)，會(huì)增加向A2節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入時(shí)的成本和集成難度。

IMEC提出了多方面的挑戰(zhàn)與問(wèn)題：

二維材料的沉積：首先，要如何在晶圓上形成2D材料層是一大挑戰(zhàn)。對(duì)于需要高性能器件的應(yīng)用，主要有兩條路線：

1）直接在目標(biāo)襯底上生長(zhǎng)2D材料。

直接生長(zhǎng)通常需要特定襯底，并且在高溫（約1000℃）下進(jìn)行。如果需要與工業(yè)兼容的工藝和材料，則這種生長(zhǎng)襯底未必理想，不利于高晶化度，從而降低薄膜性能。不過(guò)，直接生長(zhǎng)可能具備一致性好、可覆蓋整片晶圓以及與工業(yè)流程相容等優(yōu)點(diǎn)。

2）在"生長(zhǎng)襯底"上先行生長(zhǎng)，然后再將該層轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底。

第二種方法是在外部"理想"襯底上生長(zhǎng)，得到高性能薄膜后，再將其轉(zhuǎn)移到目標(biāo)晶圓。轉(zhuǎn)移本身溫度可低得多（約300℃），與直接生長(zhǎng)相比可避免對(duì)目標(biāo)晶圓過(guò)度加熱。然而，轉(zhuǎn)移增加了流程步驟，也可能影響成本與制程良率。

柵極疊層與介電沉積：第二項(xiàng)挑戰(zhàn)與柵極疊層及介電質(zhì)沉積相關(guān)。有意思的是，促使二維材料能做到超薄的主要原因（即2D原子層之間僅有很弱的范德華力）也使得介電層沉積更加復(fù)雜。這些薄層表面幾乎無(wú)懸掛鍵，使得傳統(tǒng)在硅上使用極為成熟的沉積方法（原子層沉積ALD）變得困難。

低電阻源/漏接觸：第三大挑戰(zhàn)是形成低電阻的源極/漏極接觸。對(duì)硅而言，通過(guò)在源漏區(qū)與金屬相接觸時(shí)生成肖特基勢(shì)壘，并通過(guò)隧穿注入載流子，從而得到低接觸電阻。常用方法包括對(duì)源漏區(qū)進(jìn)行高摻雜，或在其上形成金屬硅化物。然而這些方法在超薄的二維材料層上非常困難。科研人員因此在探索替代方案。

二維材料的摻雜：不僅是為了獲得低電阻接觸，還需要摻雜來(lái)調(diào)節(jié)溝道的閾值電壓（Vth）以及降低寄生電阻。但對(duì)2D材料進(jìn)行傳統(tǒng)離子注入會(huì)嚴(yán)重破壞其晶格，進(jìn)而顯著降低其傳輸特性。因?yàn)樵谌绱藰O薄的結(jié)構(gòu)中，即使替換一個(gè)晶格原子也會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)比三維材料更嚴(yán)重的影響。目前仍在探索其他摻雜方式（如靜電摻雜或表面摻雜），但尚無(wú)公認(rèn)的明確解決方案。

p型FET與n型FET：在CMOS技術(shù)中，n型和p型FET皆不可或缺。對(duì)傳統(tǒng)CMOS來(lái)說(shuō)，硅既可做n型，又能做p型；但尚無(wú)發(fā)現(xiàn)任何單一2D材料可同時(shí)滿足n型與p型器件的最佳性能：例如MoS2適合做n型，而WSe2最具p型潛力。

制造集成及對(duì)可靠性與一致性的更高需求：迄今，大部分研究主要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，可在厘米級(jí)樣品上做hero devices。但要走向與300mm晶圓兼容的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，需要大量研發(fā)投入。與此同時(shí)，器件的可靠性與一致性也必須得到大幅提升。

綜合來(lái)看，二維半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，其挑戰(zhàn)貫穿材料制備、工藝集成、器件性能、規(guī)模化生產(chǎn)能力、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同等全鏈條。

針對(duì)二維材料在芯片領(lǐng)域的發(fā)展，業(yè)界專(zhuān)家和研究機(jī)構(gòu)提出了以下潛在路徑：

1) 充分利用二維材料尺寸微縮的優(yōu)勢(shì)，在數(shù)字和模擬電路領(lǐng)域發(fā)展全二維系統(tǒng)。盡管目前在器件方面取得了顯著的進(jìn)展，但將二維材料銜接整合到現(xiàn)有先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)并建立全套生態(tài)體系仍存在巨大挑戰(zhàn)；

2) 發(fā)展異質(zhì)集成芯片技術(shù)，如基于硅與二維材料的堆疊芯片或分區(qū)集成技術(shù)(如Chiplet技術(shù))；這一路徑充分利用現(xiàn)有硅基成熟的生態(tài)，進(jìn)一步發(fā)展與硅基兼容的二維材料集成工藝，是目前最具前景的路徑之一；

3) 目前對(duì)于主流應(yīng)用來(lái)說(shuō)，二維材料暫時(shí)無(wú)法取代成熟的塊體材料，如Si和GaN等；但利用二維材料的優(yōu)勢(shì)，如低工作電流和漏電流以及多功能特性，可能在相對(duì)低的材料質(zhì)量要求下，選擇性應(yīng)用于部分場(chǎng)景，包括低功耗器件、柔性傳感器和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等?；诂F(xiàn)有的相對(duì)低成本的工藝，有望在不久的將來(lái)推動(dòng)二維材料的產(chǎn)業(yè)化。

寫(xiě)在最后

展望未來(lái)，二維半導(dǎo)體材料的崛起不僅是技術(shù)迭代，更是產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重構(gòu)。

短期（3-5年）：二維材料將在低功耗邊緣計(jì)算芯片、高性能光電器件及柔性顯示領(lǐng)域率先商業(yè)化，例如原集微計(jì)劃2029年量產(chǎn)二維材料邊緣算力芯片，而三星、LG等廠商已探索二維材料在Micro LED中的應(yīng)用。

中期（5-10年）：隨著12英寸晶圓量產(chǎn)技術(shù)成熟，二維材料有望在3納米以下邏輯芯片及存算一體架構(gòu)中大規(guī)模替代硅基材料，推動(dòng)芯片能效比提升10倍以上，同時(shí)催生新型三維異構(gòu)集成技術(shù)（如邏輯層二維材料與存儲(chǔ)層硅基器件的垂直整合）。

長(zhǎng)期（10年以上）：二維材料可能成為量子計(jì)算、光量子通信及生物電子等顛覆性技術(shù)的核心載體，其原子級(jí)厚度與量子特性為下一代信息技術(shù)提供無(wú)限想象空間。

二維半導(dǎo)體材料正從實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)步邁向產(chǎn)業(yè)舞臺(tái)中央，其發(fā)展不僅是一場(chǎng)技術(shù)突破，更將重塑全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的權(quán)力格局。中國(guó)憑借政策扶持、技術(shù)積淀與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)勢(shì)，有望在這場(chǎng)變革中占據(jù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，而全球競(jìng)爭(zhēng)的加劇，必將加速材料科學(xué)、制造工藝與應(yīng)用場(chǎng)景的全方位創(chuàng)新。

這一進(jìn)程中，二維材料絕非僅是"延續(xù)摩爾定律的補(bǔ)丁"，更是開(kāi)啟"超越摩爾時(shí)代"的關(guān)鍵鑰匙。未來(lái)，它將深度整合邏輯電路、存儲(chǔ)、傳感、光電集成等領(lǐng)域，推動(dòng)電子系統(tǒng)向高度異質(zhì)化演進(jìn)，深刻重塑人類(lèi)對(duì)信息處理、能源轉(zhuǎn)換乃至生命科學(xué)的認(rèn)知邊界。

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