基于超陡擺幅器件的極低功耗物聯網芯片

新一代信息技術

隨著集成電路的發展，功耗問題越來越成為制約的瓶頸問題。特別是在即將到來的萬物互聯智能時代，物聯網、生物醫療、可穿戴設備和人工智能等新興領域更加追求極低功耗，尤其是極低靜態功耗。面向未來龐大的物聯網節點應用的需求，極低功耗器件及其電路芯片受到越來越多的關注。受玻爾茲曼限制，傳統晶體管的亞閾擺幅存在理論極限，這一限制是阻礙器件功耗降低的關鍵因素，基于傳統CMOS晶體管的集成電路已經無法滿足物聯網節點等對極低功耗的需求。 本項目基于標準CMOS工藝研制新型超陡擺幅隧穿器件，并進一步研發具有極低功耗的物聯網節點芯片。新型超陡擺幅隧穿器件采用有別于傳統晶體管的量子帶帶隧穿機制，可突破亞閾擺幅極限，同時獲得比傳統晶體管低2個量級以上的關態電流性能，具備極其優越的低靜態功耗性能。通過超陡亞閾擺幅器件及電路技術的研究和突破，可促進我國物聯網芯片產業的發展，顯著提高物聯網節點的工作時間，具有重要的應用價值。

本項目研發的超陡擺幅器件可以廣泛應用在對功耗要求極為苛刻的集成電路產品上，比如長時間續航能力的物聯網芯片，以及移動芯片、生物檢測芯片、智能三表芯片等極具市場潛力的電子產品。本項目的產業化項目技術水平高、競爭壁壘高、市場前景大、可行性和成熟度高，有望為我國實現有自主知識產權的超低功耗集成電路產業技術發展奠定重要基礎。

北京大學微納電子系在超陡擺幅隧穿器件領域具有國際領先的創新能力和技術水平，連續多年在國際器件領域頂級會議IEDM上發表文章，尤其是在標準CMOS工藝兼容的硅基隧穿器件及其集成電路設計等領域，已經處于國際領先水平。在產業化方面，與大陸最大最先進的集成電路制造公司——中芯國際（SMIC）達成了戰略合作關系，取得了良好的前期成果，聯合推出了基于標準CMOS大生產線平臺的超陡擺幅隧穿器件及電路樣片，被作為重要的產業研究動態被EETimes進行了專題報道。