北京大学一天宣布两大超越硅基芯片极限重大成果

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北京大学一天宣布两大超越硅基芯片极限重大成果

3/31/2023

《Cell》(细胞)、《Nature》(自然)和《Science》(科学)三本杂志号称三个世界顶级学术刊物,简称为CNS,是科研工作者的最爱,我国每年公布的世界十大科技新闻大多来源于CNS。

其中,《Nature》杂志创刊于1869年,由Springer Nature出版社出版。150多年以来,《Nature》杂志为卓越研究指引方向,内容涵盖了自然科学各个研究领域,尤其在生物学、医学、物理学等领域的卓有成就。《Nature》杂志报道和评论各学科领域最新的研究成果和最重要的突破,为科学探索和论道提供平台,也是热门科学新闻的来源。

2023年3月23日,《Nature》杂志发表了北京大学三项成果。包括生命科学学院的《FcμR受体对免疫球蛋白IgM的识别》,化学与分子工程学院的《外延高k栅氧化物集成型二维鳍式晶体管》(2D Fin field-effect transistors integrated with epitaxial high-k gate oxide)和电子学院的《二维硒化铟弹道晶体管》(Ballistic two-dimensional InSe transistors)。其中后两项成果是超越硅基芯片极限问题的突破。

北大在《Nature》杂志上演“帽子戏法”,图源:北京大学


当前,芯片制程已经进入3nm技术节点。中国台积电公司和韩国三星电子公司都于2022年宣布3nm芯片实现量产。学术界和工业界都在展望1nm及以下芯片的美好发展前景。晶体管是芯片的最核心、最基础的单元(没有之一),通过新一代材料、新一代装备、新一代器件、新一代工艺、新一代架构等创新方式,芯片的集成度得以不断提高,进而不断提升能效和算力。

但是,当前的硅基芯片尺寸微缩正在逼近硅基材料物理极限,短沟道效应和热效应日趋显著,新一代材料的探索与研究迫在眉睫。抑制短沟道效应,降低亚阈值漏电流,突破芯片算力、能效和集成瓶颈,日益成为各国芯片研究者关注的热点。

以下是北京大学的两大芯片重大研究成果简介。

▶成果1、全球首例外延高κ栅介质集成型二维鳍式晶体管

二维新材料精准合成与新架构集成是后摩尔时代高速低功耗芯片的技术瓶颈。针对全新三维架构中二维沟道材料与介电质集成这一科学难题和实际应用需求,北京大学研究者独辟蹊径,报道了世界首例二维半导体鳍片/高κ栅氧化物异质结阵列的外延生长及其三维架构的集成制备,基于自主研发的新型二维铋基材料体系,实现了自支撑高迁移率二维半导体Bi2O2Se垂直鳍片的精准合成。合可控氧化手段,实现了晶圆级二维Bi2O2Se垂直鳍片/高κ自氧化物Bi2SeO5的异质集成。

成果1论文,图源:《Nature》杂志

北京大学研究者研制了高性能二维鳍式场效应晶体管(2D FinFET)。演示了Bi2O2Se/Bi2SeO5二维鳍式晶体管电子学上的优势和潜力。该原创性工作突破了后摩尔时代高速低功耗芯片的关键新材料与新架构三维异质集成瓶颈,为开发突破硅基晶体管极限的未来芯片技术带来新机遇。

高κ栅氧化物集成型二维鳍式晶体管(2DFinFET)示意图,图源:北京大学



▶成果2、迄今世界速度最快、能耗最低的二维半导体晶体管

当前传统硅基场效应晶体管的性能逐渐接近其本征物理极限。二维(2D)材料凭借其原子级厚度与平整度、优异的电学性能,被认为是支持进一步小型化和集成电子的潜在材料。

但是,迄今为止,所有二维晶体管所实现的性能均不能媲美业界先进硅基晶体管,其实验结果远落后于理论预测。

成果2论文,图源:《Nature》杂志

国际器件与系统路线图(IRDS)预测,对于硅基金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管(FETs),栅极长度的缩放将停止在12nm,最终电源电压将不会下降到小于0.6 V。这要求了硅基芯片在缩放过程结束时的最终集成密度和功耗。

基于具有原子尺度厚度的高迁移率的硒化铟(InSe)材料,北京大学研究者首次使得二维晶体管实际性能超过Intel商用10纳米节点的硅基Fin晶体管,并且将二维晶体管的工作电压降到0.5V,这也是世界上迄今速度最快能耗最低的二维半导体晶体管。

北京大学研究者这项工作突破了长期以来阻碍二维电子学发展的关键科学瓶颈,将n型二维半导体晶体管的性能首次推近理论极限,率先在实验上证明出二维器件性能和功耗上优于先进硅基技术,为推动二维半导体技术的发展提供了崭新的机遇。

弹道二维硒化铟晶体管与先进节点硅基晶体管的比较,图源:北京大学



北大芯片研究者的不懈努力

根据北京大学的宣传材料,近年来,我国“芯片荒”这一“老大难”问题屡屡成为焦点。为了让“卡脖子”的手松一点,北大人一直在这条荆棘丛生的道路上砥砺前行,力求为我国集成电路技术的迭代升级事业添砖加瓦。

根据北京大学的宣传材料,每一篇文章的背后,都凝缩了团队每一位成员的心血,是数十名北大人历经无数失败与彻夜难眠后,结出的那颗最耀眼的结晶。北大是常为新的。一篇篇研究成果即是一个个清晰见证,诉说着北大人推动科学的发展、谋求人类的进步的初心与使命。

两项成果采用的国外材料、设备及软件

根据《Nature》杂志上成果1公开论文:Bi2O3和Bi2Se3材料来自阿法埃莎 (Alfa Aesar,美国赛默飞世尔科技公司旗下企业)。光刻胶来自德国的Allresist EN,激光光刻装置来自德国Heidelberg仪器公司。UV臭氧发生器来自美国Novascan 公司,扫描电镜来自日本Hitachi,原子力显微镜来自美国 Bruker公司,聚焦离子束来自美国赛默飞,半导体分析仪来自美国Keithley,磁控溅射仪来自日本ULVAC,模拟软件采用维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。

▶成果1、其余的材料、设备及软件没有公布。

根据《Nature》杂志上成果2公开论文:原子层沉积设备来自采用的是芬兰Beneq公司,电子束光刻设备采用的是德国Raith,扫描电镜来自德国蔡司,原子力显微镜来自美国Veeco,透射电镜来自日本JEOL,半导体分析仪来自美国Keithley,真空低温探针台来自美国Lake Shore。

▶成果2、其余的材料、设备及软件没有公布。

可以看到,北京大学这两项重大成果的突破主要是基于西方国家的材料、设备和软件获取的。国内的芯片材料、设备和软件供应商仍然任重道远。

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突发!校园大屠杀!白人女枪手扫射小学生,至少6死!

华人生活网

3/28/2023

今天上午,一名白人女枪手在纳什维尔的一所私立教会小学开枪,打死了包括3名儿童在内的至少6人。

该事件发生在圣约学校,这是一所位于纳什维尔市郊区的基督教教会小学。

目前枪手的身份并未被公布,最初报道其为年轻的青少年,后警方确认枪手为28岁白人女子。

警方并证实,该名枪手曾经是该校的学生,不过不确定她曾就读哪一年。

因为这是一家教会管理的私立小学,并没有学区的管理人员在该校。

今天上午10点13分左右,女子从一个侧门进入学校,开始在二楼开枪。

警方赶到现场,听到了来自二楼的枪声。

上午10点27分,枪手被击毙。她的武器是两把突击式步枪和一把手枪。

小镇的家长们上午突然接到电话和邮件通知,被告知要到附近的教堂去接他们的孩子,但没有提供其他信息。

当家长们在附近的教堂等待最新信息时,听到一名警察告诉他们:’我知道这可能是每个人生命中最糟糕的一天。我们和大家一样焦急。”

住在学校附近的一名住户丽莎-德布斯克称:看到家长们疯狂的赶到了现场,有些人车都没有停稳,就从车上跳了下来。作为家长,我知道每个人都被吓坏了。

这所小学从学前班到6年级,是个规模很小的学校,只有师生243人。

68岁的苏珊-帕金斯告诉媒体,枪击事件发生时,她的女儿和继孙都在学校,没有受伤。她的女儿是该校一名通讯主管,她的继孙是一名六年级学生。



“我和我的女儿谈过,她忙得不可开交,只是说他们没事。”

帕金斯说,”我害怕得发抖,对发生这种事感到非常遗憾。我难以相信三个那么年幼的孩子被惨忍杀害了。

她形容圣约学校是一个小型、紧密的基督教学校,也就是说,这个学校上学的孩子中,很多都是父母在一家教会聚会的家长,他们彼此都认识并互相扶持。

帕金斯补充说:我难以想象枪击案会发生在我们这样的社区。我不理解枪手为什么这么做。

40岁的艾莉森-格里波(Alison Grippo)采访时表示,她有三个孩子在圣约学校,当大规模枪击事件的消息传开后,她和其他家长一样被引到附近的伍德蒙特浸信会教堂,他们在那里焦急的等待信息。

她说:我们是虔诚的基督徒,在任何情况下都赞美上帝,为什么有人要伤害我们的孩子?

今天早晨,在枪击事件开始后,有附近居民看到很多穿着校服的孩子跑出了大楼。目前,作为预防措施,该地区的其他学校已经进入封锁状态,但警方认为没有任何其他威胁。

田纳西州参议员玛莎-布莱克本(Marsha Blackburn)是最新在网上对遇难者哀悼。

她写道:’查克和我听到纳什维尔圣约学校发生的枪击事件,感到非常痛心。我的办公室正在与联邦、州和地方官员联系,我们随时准备提供援助。感谢在现场工作的第一反应者。请和我们一起为受影响的人祈祷。’

参议员比尔-哈格蒂在推特上说:’对圣约学校的悲惨消息感到震惊和心碎。我感谢执法部门和第一反应者的英勇行为。 ‘

田纳西州州长比尔-李在推特上说: ‘我正在密切关注圣约学校的事件更新……在我们继续作出反应的同时,请与我们一起为学校、教众和纳什维尔社区祈祷。 ‘

案发后,拜登呼吁国会在纳什维尔枪击案后通过一项攻击性武器禁令。

在新闻发布会上,白宫新闻秘书卡琳-让-皮埃尔(Karine Jean-Pierre)说,这起枪击案证明了目前需要进行更严格的枪支改革。

第一夫人吉尔-拜登星期一在全国城市联盟会议上发言时也告诉大家:”我们刚刚得知田纳西州发生了另一起枪击事件–学校枪击事件。我真的无话可说。我们的孩子应该得到更好的待遇。我们在祈祷中与纳什维尔站在一起。

目前关于枪手的信息还很少,但是已知的遇害者中至少有三人为小学生,其它四名成人中包括被击毙的枪手。

另外目前关于枪手如何进校园,还并不明朗,但如果如媒体所报道的那样,枪手是从学校某一个大门进入,实在令人感到惊诧,这让人不免想到了德州小学枪击案,美国到底有多少个学校的大门是锁不上的?

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泽连斯基前往巴赫穆特军区视察

3/22/2023

乌克兰总统泽连斯基(右一)星期三(3月22日)前往乌东盐矿小镇巴赫穆特,并在当地一家医院为驻地乌军颁奖。(法新社)

(早报讯)乌克兰总统泽连斯基星期三(3月22日)前往乌东重镇巴赫穆特附近军事基地视察,向在地乌军握手颁奖,以示感谢。

泽连斯基(左)与军人会面时,授予一名军人荣誉勋章。(法新社)

法新社报道,泽连斯基与乌军会面时说:“我很荣幸今天能在这里为我们的英雄颁奖,感谢他们保护了我们国家的主权。”




据悉,当泽连斯基在巴赫穆特军区视察时,南部扎波罗热(Zaporizhzhia)一栋公寓遭俄军炮袭,造成至少一人死亡、20多人受伤。

近半年以来,俄乌双方持续在巴赫穆特血战。尽管俄军一直猛攻巴赫穆特,但分析认为这座城市几乎没有战略价值。乌克兰方面则表明,巴赫穆特的战斗是乌军在整个东线阻挡俄军的关键。

俄罗斯雇佣兵组织瓦格纳的首领普里戈任星期一(20日)在写给俄防长绍伊古的信中说,瓦格纳士兵已攻占了巴赫穆特七成的地区,并将继续进攻。

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五角大厦:俄军机危险拦截 擦撞导致美无人机坠海

世界新闻网

3/14/2023

美军MQ-9死神(Reaper)无人侦察机。(Getty Images)

五角大厦表示,一架美国无人侦察机14日上午在黑海运行任务时,俄罗斯战机升空拦截却撞机,最终美机坠入黑海;这是俄乌战争1年多以来,美俄首度发生直接冲突,华府警告这类挑衅可能导致误判和冲突升高,莫斯科否认相关指控。

黑海邻近乌克兰战区,俄罗斯正加紧攻势盼控制乌克兰东南部;白宫国家安全会议战略沟通协调官柯比(John Kirby)表示,俄罗斯空军在最近数周内运行过类似的拦截行动,美俄的空中遭遇事件不是没发生过,但撞机相当罕见,且首度导致美国的无人机坠毁,他指控俄方此举不安全、不专业且鲁莽。

五角大厦表示,一架由罗马尼亚起飞的美军MQ-9死神(Reaper)无人侦察机,在国际空域运行例行侦察任务,两架俄罗斯苏恺-27战机升空拦截,伴飞30分钟;其中一架俄机飞到无人机上方对其倾倒燃料后飞离,接着第二架俄机打算如法炮制却发生擦撞,导致无人机螺旋桨受损,最终美军选择让无人机坠入黑海。

美军表示,该事件发生在当地时间上午7时3分;华尔街日报报导,撞机地点在克里米亚半岛西南方50浬处,无人机在距离事发处西南方10英里处坠海。

五角大厦发言人赖德(Pat Ryder)表示,两架俄罗斯战机不久后落在俄罗斯控制的克里米亚,其中一架苏恺-27战机虽有受损,似乎还能运作。

莫斯科方面反控,该无人机关闭发射器,在克里米亚半岛附近的黑海上空飞行,朝着俄罗斯「国界」而来,俄军才升空应对;俄罗斯战机并未开火,并否认与美军无人机擦撞,是无人机操作不当才会坠毁。


STEM


英国广播公司(BBC)报导,关键问题在于俄罗斯的意图,是破坏美军无人机的作业,或是根本想要击落它?美军表示,这些危险行为可能导致误判和意外的局势升级。

国防部官员批评这起事件是「不成熟的」(juvenile),归咎于俄罗斯飞行员;坠毁的无人机拍下事发经过的影片,美军考虑公布。

赖德拒绝说明该无人机运行的任务细节,以及如何打捞残骸。

华尔街日报报导,美军表示,在俄罗斯去年2月底进犯乌克兰后,土耳其掌握黑海南方入口的博斯普鲁斯海峡,禁止军舰入黑海航行,美国海军便停止在黑海运行任务,寻回残骸并不容易。

白宫国家安全顾问苏利文对美国总统拜登简报最新发展;此外,美国国务院急召俄罗斯驻美大使安托诺夫(Anatoly Antonov),以及美国驻俄罗斯大使崔西(Lynne Tracy)对俄罗斯外交部传递的消息,均控诉俄方不安全且不专业的拦截行动。

俄罗斯国营媒体报导,安托诺夫对美国国务院负责欧洲事务的助理国务卿唐弗瑞德(Karen Donfried)说,俄罗斯视美军无人机的行动为挑衅,莫斯科不寻求与华府发生冲突。

安托诺夫对美国有线电视新闻网(CNN)表示,正尽力避免俄美发生意外碰撞或事件的状况,美方官员表达了他们的关切,俄罗斯也是,双方就此交换意见,且双方存在分歧。

安托诺夫告诉CNN,若俄罗斯无人机靠近纽约或旧金山,美国会怎么做呢?

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复盘硅谷银行挤兑危机全过程:从“科技圈标配”到倒闭的48小时 Mar 12, 2023
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坚守巴赫姆特战到底 乌总统顾问:为牵制俄军菁英战力

世界新闻网

3/11/2023

乌俄两军持续在乌克兰东部城市巴赫姆特激战。(美联社)

乌俄两军持续在乌克兰东部城市巴赫姆特(Bakhmut)激战,乌克兰总统顾问波多利雅科(Mykhailo Podolyak)表示,巴赫姆特聚集一批训练有素的俄国军人,在即将到来的春季进攻前将他们牵制在此处相当重要。

路透报导,波多利雅科接受意大利媒体La Stampa专访时解释,「俄罗斯已经改变了战略。他们让训练有素的军人、专业陆军残部和私人企业聚集在巴赫姆特。」

波多利雅科表示,「因此我们有两个目标:一是尽可能削减他们的可用之兵,把他们限制在几个关键的艰困战场,扰乱他们的进攻,同时为了应对春季进攻集中我们在各处的资源。因此,如今的巴赫姆特相当举足轻重,重要性甚至超出原先的一些关键任务。」

报导指,波多利雅科的言论是基辅当局本周决定继续保卫巴赫姆特的最新信号,莫斯科正试图在此地夺下过去半年多以来的首场重大胜利。

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泽伦斯基称军方挺坚守 巴赫姆特前线官兵向乌媒吐战况

世界新闻网

3/07/2023

邻近乌东顿内次克州巴赫姆特前线的乌军官兵待在承受俄军砲击的战壕。(美联社)

乌克兰总统泽伦斯基6日表示,受围困的东部城市巴赫姆特(Bakhmut)防卫行动将「继续进行」,且得到军方高级将领的支持。不过,「基辅独立报」前一天刊登的长篇采访指出,虽然俄军对当地的无止尽攻击正在牺牲一波又一波毫无准备的官兵送死,但多位受访的守军也表示,他们感觉自己也处于同样的困境。

接受「基辅独立报」采访的十多位士兵目前在巴赫姆特市内或周围作战,正于附近的康斯坦丁诺夫卡(Kostiantynivka)短暂停留。据乌军步枪兵透露,没有做好准备又缺乏训练的营(Battalions)被扔进了前线绞肉机,在几乎没有装甲车、迫砲、火砲、无人机跟战术资讯支持的情况下,竭尽全力地存活下去。

其中一位受访的士兵名叫薛伊(Serhiy),他一直在巴赫姆特的前线战斗,跟同名的朋友一起在市场的一家小咖啡馆坐下来谈话。薛伊向记者表示,「我们没有得到任何支持」。




受访士兵指称俄军砲兵、步兵战斗车与装甲运兵车常常能够打击乌军阵地达几天或几小时,却不会被乌军的重型武器击倒。有些人则抱怨协调跟状态意识(situational awareness)欠佳,容许前述的状况发生,或是让情况变得更加糟糕。

另外,迫砲兵则谈到了弹药极度匮乏,以及不得不使用可以追溯至二战的武器,本该提供重要侦查资讯的无人机不只同样不足,还正在战场部分区域正以非常高的速度折损。

这一切都导致了可怕的死伤人数,来自敖德萨州的战斗医护兵波里斯(Borys)透露,他的单位在12月中旬进来,「在所有不同的排之间,我们有500人。一个月前,我们实际上有150人」。年纪较长的另一位薛伊则说,「当你外出到阵地时,可以从那里(活着)出来的机会甚至不是一半一半,更像是三比七」。

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泽伦斯基:乌军在顿巴斯深陷痛苦且艰难战役

中央社/基辅

3/05/2023

乌克兰总统泽伦斯基。 (美联社)

乌克兰总统泽伦斯基今天表示,包含在饱受战火摧残的城市巴赫姆特在内,乌军在乌东顿巴斯地区陷入「痛苦而且艰难」战役。

法新社报导,泽伦斯基(Volodymyr Zelenskyy)在每日演说中指出:「我想要向正在顿巴斯地区(Donbas)奋战士兵的英勇、力量和韧性致上特别敬意…这是最困难战役之一,痛若而且艰难。」

顿巴斯地区由顿内茨克州(Donetsk)和卢甘斯克州(Luhansk)组成,虽不曾完全掌控,俄罗斯声称已经兼并相关地区。

乌克兰本周通报巴赫姆特(Bakhmut)周围的形势日益艰难。俄罗斯决心夺下巴赫姆特,作为它目标拿下整个顿巴斯地区其中一环。

巴赫姆特大体上已成废墟,拿下这座城巿的象征意义大于其战略重要性。

泽伦斯基今晚感谢「击退进犯、摧毁占领者、破坏敌方阵地和后勤补给,以及保护我们边境和城巿的」士兵。

「我感谢在巴赫姆特、布格列达尔(Vugledar)、阿夫迪夫卡(Avdiivka)、希维尔斯克(Siversk)、史瓦托维(Svatove)、利曼(Lyman)、札波罗热(Zaporizhzhia)方面的所有军队、士兵和边防军。」

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第一次买房者可申请到 $12500-$15000 的买房补助,并且首付可放到低至3%.

两个不同的补助项目:

1. 一个是高达 $15000 补助,目前对马里兰州的所有County和滨州的York County开放.

2. 另一个是 $5000 补助,对全美50个州开放.





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