复旦大学成功研发出半浮栅晶体管，克服DRAM技术的电容瓶颈

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根据相关调研机构的数据显示，2017年全球半导体市场规模达到4197亿美元，同比增长21.6%。其中，存储器的重要性不言而喻。2017年存储器的销量为1240亿美元，同比增长61.5%。预计到2019年，存储器市场约占半导体市场的30%。

文｜茅茅

校对｜春夏

图源｜集微网

集微网8月22日消息，根据相关调研机构的数据显示，2017年全球半导体市场规模达到4197亿美元，同比增长21.6%。其中，存储器的重要性不言而喻。2017年存储器的销量为1240亿美元，同比增长61.5%。预计到2019年，存储器市场约占半导体市场的30%。

值得一提的是，在存储器这个细分领域中，2017年DRAM产品的销售额增长了76.8%，NAND闪存产品的销售额增长47.5%。

从分类来看，存储器主要分为易失性存储器（Volatile memory）和非易失性存储器（Non-Volatile memory）。其中，易失性存储器断电后数据不能储存，主要以DRAM 为代表，常用于电脑、手机内存；而非易失性存储器断电后数据能够存储，主要以NAND Flash 为代表，常见于U盘和SSD（固态硬盘)。

在今日于南京召开的中国集成电路技术与应用研讨会暨南京国际集成电路技术达摩论坛上，复旦大学微电子学院执行院长、教育部长江特批教授张卫表示，动态随机存储器（DRAM）芯片是销售量和销售额最大的单一集成电路产品，2017年达到700多亿美元。

但是，张卫也指出，DRAM芯片技术由于遇到了电容瓶颈，多年来一直徘徊在17nm技术节点。目前，DRAM技术正面临前所未有的技术挑战：一是存储电容越来越小，导致数据保持时间缩短，功耗增加；二是阵列晶体管驱动电流太小，漏电流增大。

因此，科研人员一直在寻找可以用于制造动态随机存储器的无电容器件技术。而复旦大学张卫教授团队长期以来一直从事集成电路工艺和新型半导体器件的研发，并在2013年已经成功研发出半浮栅晶体管（SFGT）。

据张卫教授介绍，半浮栅晶体管就是没有电容的动态随机存储器，它巧妙地通过一个隧穿二极管（TFET）把浮栅和漏极连起来，用隧穿二极管来控制浮栅的充放电，从而构成了一个动态存储器。半浮栅器件的主要工作原理是读取时MOS管阈值电压的高低来确定电流大小，根据电流强度大小可确定其状态。

此外，半浮栅器件的优点是速度快、面积小、低功耗，且与标准 CMOS工艺兼容，不需要集成新材料。

对于团队所取得的进展，张卫教授表示，目前团队提出和论证了一种基于二维材料的半浮栅存储器，既有DRAM的纳秒级速度，同时又具有非挥发存储器的特点。论文” A semi-floating gate memory based on van der Waals heterostructures for quasi-nonvolatile applications '4月10号已发表在 Nature Nanotechnology 上。

在张卫教授看来，半导体存储器应用市场越来越大，但是面临技术瓶颈亟待克服。而半浮栅晶体管作为一种新型的、基础的、核心的电子器件，潜在应用布场巨大。然而，对于半浮栅晶体管来说，从原创器件到工程化样片，再到产业化应用，还需要进行大量基础和应用研究，也需要很长的积累。“我们坚信半浮栅晶体管作为一项原创性创新成果，为我国集成电路产业提供一次很好的创新发展机遇。”

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