助攻AI及半導體製程 清大、中興開發光啟動電晶體

科技發展飛速，半導體技術正面臨巨大挑戰，國科會15日表示，清華大學及中興大學的專家組成跨領域研究團隊，成功開發一項創新電子元件，只要以「光」充當鑰匙開關，就能讓元件在記憶體和電晶體雙模式間自由切換，可望助攻AI及半導體製程發展。

圖左起：國立清華大學電機系暨電子所教授邱博文、國立清華大學電子所博士蔡孟宇、國科會自然處處長羅夢凡、國立中興大學物理學系教授林彥甫、國立中興大學資訊工程學系教授吳俊霖。（國科會提供）

由於電子元件越做越小，不斷微縮的瓶頸就是矽材料的物理極限，因此提出新材料、新結構為半導體技術的新方向。

在國科會「Å世代前瞻半導體專案計畫」及學門計畫支持下，由清華大學電子所博士蔡孟宇、研發長邱博文教授、中興大學物理系教授林彥甫、資工系教授吳俊霖等人組成的團隊，首創新穎的2D雙模式可重構電晶體（Dual-mode RFET），能利用光子控制電子元件在「記憶體」、「電晶體」2種模式之間自由切換功能。

邱博文表示，此元件在光照時可切換到「記憶體模式」，沒有光照射時，元件則保持在「電晶體模式」，就像是被「上鎖」一般，能夠維持穩定的開關運算功能，這就像是同一個裝置可以在需要時變成存儲裝置或是處理數據的工具。

邱博文說，光仍有其限制，未來將研發利用電子來啟動，將更穩定；若不考慮光的限制，該元件能微縮到2奈米以下。他說，受限於半導體目前製程只能做到2奈米，二維電晶體也做得到2奈米，而且表現更穩定。

研究團隊也指出，在「電晶體」模式下，它能夠根據需要調整成不同類型的電晶體配置（N型或P型），從而實現從基本到複雜的各類邏輯閘單元，這對於簡化現有電子元件的設計及能耗，建構更高效的電路和系統，以及處理複雜的計算任務非常重要。

在「記憶體」模式下，則模擬人腦的神經突觸功能，特別在結合卷積神經網絡的應用時，它能夠有效的參與圖像識別過程，大幅提升了處理複雜視覺任務的能力，也為人工智慧技術帶來新的發展方向。

此外，這項研究未來將有機會利用大面積陣列化應用於半導體製程中，實現製程簡化與效能提升，並且有望一舉突破半導體微縮化的瓶頸限制。◇