熱膨脹應力技術:用溫度調控半導體原子結構的新方法

韓國成均館大學機械工程學院科學家開發出一種利用熱量精確調控半導體內部結構的新技術,可顯著提升下一代AI核心硬體的性能[citation:9]。

技術背景:製造鐵電晶體管的關鍵材料氧化鉿極難駕馭。為確保存儲功能,其內部原子須排列成特定晶體結構;而一旦材料薄至極限,原子排列易受干擾,致使性能衰減[citation:9]。以往方案多採用摻雜其他化學元素,但工藝複雜,難以大規模量產。

創新原理:研究團隊另闢蹊徑,利用「熱膨脹」物理原理——不同材料受熱後膨脹收縮程度各異。他們設計了環繞半導體材料的電極,使其在冷卻收縮時,對內部氧化鉿施加壓縮應力,宛如緊身衣塑形[citation:9]。這種由熱力產生的物理作用,將原子「梳理」成最利於存儲操作的晶體結構。

成果與應用:測試顯示,按照新設計製造的半導體器件不僅超薄,且在運行超一萬億次後依然穩定。將其集成用於AI圖像識別任務,準確率高達97.2%[citation:9]。這項技術證明,無需依賴複雜的化學過程,僅憑溫度控制即可實現高性能AI半導體器件,突破了下一代半導體的化學局限[citation:9]。