迄今为止，它是科学家所发现用来制造芯片最好的半导体材料，它将改变芯片游戏规则_风闻

近日麻省理工学院发布信息，由该校机械系陈刚教授领导的科研小组，协同休斯顿大学和其他机构组成研究团队在最近一期《科学》发表了他们最新实验结果，题目是《立方砷化硼具有双极载流子高迁移率》，文章的结论，他们找到了一个“迄今为止已经发现的最好的半导体材料”。

对于非专业人士，可能不理解这个“双极载流子高迁移率”是个什么东西? 这个事暂时放一边，我们来看看都有哪些人参与了这项工作，从名字来看，除了一个非华人，其余都是华人，丁志伟，田非，陈科，周家伟，钱鑫等14位学者，陈刚教授在最后，是通讯作者。这里田非是休斯顿大学的，其余是麻省理工，波士顿学院和德州奥斯丁大学的学者。

在同一天，《科学》杂志还发表了另一篇论文，《瞬态反射显微镜 揭示了立方砷化硼具有双极载流子高迁移率》，说的基本上是同一回事。

这里的作者除了一个穆哈默德，其余也都是华人的名字，这篇文章在中国国家纳米中心有报道，报道说**，**国家纳米科学中心刘新风研究员团队联合休斯顿大学包吉明团队和任志锋团队在超高热导率半导体-立方砷化硼单晶的载流子扩散动力学研究方面取得重要进展，为其在集成电路领域的应用提供重要基础数据指导和帮助。相关研究成果发表在《科学》杂志上。国家纳米科学中心副研究员岳帅为文章第一作者，刘新风研究员为通讯作者。文章的共同第一作者为休斯顿大学田非博士，共同通讯作者为休斯顿大学包吉明教授和任志锋教授。

结合上面麻省理工的报道，该项目是由麻省理工，休斯顿大学和其他机构组成的科研团队完成，

这个“其他机构”就是中科院下属的国家纳米中心。

现在来解释以下，为什么这个论文的发现这么重要？论文的实验结果证实了：他们所研究的立方砷化硼的材料克服了众多半导体材料的两个限制：1、电子和空穴的迁移率不对成，空穴迁移率偏低，2、导热系数低，容易导致芯片发热。而立方砷化硼材料的电子和空穴有很高的迁移率，并具有良好的导热性能。所以，它是迄今为止发现的最好的半导体材料，没有之一。也有海外媒体用“中美华人科学家发现立方砷化硼，是迄今最佳半导体材料”标题加以报道。

硅作为现在芯片制造的主要半导体材料，其性能仍存在缺陷。在半导体物理的论述中，电子和空穴统称为载流子。硅中的电子有比较好的迁移率，但它的空穴迁移率较差。而其他材料，如广泛用于激光的砷化镓，同样具有良好的电子迁移率，但不具有较好空穴迁移率。另外，硅的热传导很差，这导致芯片温度总是过热。

曾被波士顿FBI诬陷从事间谍活动的麻省理工学院华裔教授陈刚是该研究团队的重要成员，他在2018年就预言说，立方砷化硼可能是最好的半导体材料。 立方砷化硼具有理想半导体所需的主要品质，因为它具有电子和空穴的高迁移率，这是目前发现所有半导体材料，硅，锗，碳化硅，砷化镓，氧化镓等等，唯一能让载流子（电子和空穴）同时具有高迁移率的半导体材料。因为在半导体中，正电荷和负电荷是相等的。理想的芯片材料应该是电子和空穴的移动阻力小，迁移率高的材料，此外，立方砷化硼的导热系数是硅的10倍，这两个重要的特征使得它成为最佳芯片用半导体材料，它将改变整个集成电路的游戏规则。

立方砷化硼警惕样品

目前生长立方砷化硼晶体主要还是利用气相沉淀法（CVT）在密闭环境下通过多温区精确控温实现化学反应控制完成，这也是目前砷化硼单晶制备研究的主要方法。

到目前为止，立方砷化硼只在实验室规模进行了制造和测试，要想实现大规模的商用化，这里还需要采用硅片制造中拉单晶的方法，有些大型生产设备还需要研制，所以立方砷化硼真正能成为替代硅作为芯片的基石还有一段商业化的过程要走。

为什么说，立方砷化硼的双极载流子高迁移率和高热导率改变了芯片的游戏规则？因为迁移率高意味着在同样的能耗下，电子或空穴跑得更快，数据处理更快，导热系数高保证载流子跑得快还不发热。这就是说，以后芯片耗电要比现在小很多，而且效率还高很多。比如说，今天的手机充满电能用一天，采用立方砷化硼做的芯片可能就能用三天或者更多。过去，为了平衡空穴慢的加速模块可以去掉，在芯片中为了散热而预留的地方，都可以用来做设计晶体管，芯片内部的面积更加优化。所以，整个芯片制造的工艺制程需要重新设计，这是对芯片制造领域而言，就相当于重新洗牌。

洗完牌之后，大家都站在同一个起跑线上，开始研制新的生产设备，研发新的EDA设计工具，研发和调试新的工艺流程。这一切的基础就是全球的华人科学家联手研发出来的这个最新成果，立方砷化硼半导体材料。当一种全新材料出现，伴随着全新生产的新一代高效的芯片在市场上广泛应用，美国对中国在芯片领域，采用今天方法进行的制裁还有实际效果吗？答案是显而易见的。