延續摩爾定律助攻 AI 發展！東京大學研發「新型電晶體」取代矽材料

微電子技術領域發展出現一個潛在轉折點，東京大學的研究團隊最近開發一種革命性的新型電晶體，這種新型電晶體不再使用矽材料，而是採用一種名為摻鎵氧化銦（InGaOx）的晶體材料，這項突破有望提升在 AI 與大數據應用的效能，並在後矽時代延續摩爾定律的生命力。

電晶體被譽為 20 世紀最偉大的發明之一，對現代電子產品至關重要，作為控制和放大訊號的微型開關，隨著設備越來越小、速度越來越快，傳統以矽為材料的電晶體正面臨著發展瓶頸，甚至接近電子產品和功率的極限。

東京大學的研究團隊認為，摻鎵氧化銦是一條更好的發展道路，這種材料能形成高度有序的晶體結構，促進電子的高效移動，新型電晶體採用「環繞式閘極（gate-all-around；GAA）」設計，閘極完全包覆在電流通道周圍，有助於提高電子的移動率，以及長期穩定性。

研究團隊的主要研究人員陳安蘭表示，希望晶體氧化物電晶體具備「環繞式閘極（GAA）」結構，這樣控制開啟或關閉的閘極可以環繞著電流通道，從而提高效率和可擴展性，因此研究人員在氧化銦中摻入鎵，以改善材料的電性反應。

研究顯示，摻鎵的氧化銦能有效抑制氧缺陷，從而提高電晶體的穩定性，團隊使用原子層沉積技術，逐層塗覆 nGaOx 薄膜，並通過加熱將其轉化為所需的晶體結構，最終成功製造出一種金屬氧化物場效應電晶體（MOSFET）。陳安蘭指出，環繞式 MOSFET 實現 44.5 cm²/Vs 的高移動率，並在施加應力下穩定運行近三小時，顯示出良好的可靠性，而這項成果為高運算需求的應用，如大數據和人工智慧，提供可靠的高密度電子元件設計，預示著下一代技術的順利運行，對人們日常生活將產生重大影響。