基于超陡摆幅器件的极低功耗物联网芯片

新一代信息技术

随着集成电路的发展，功耗问题越来越成为制约的瓶颈问题。特别是在即将到来的万物互联智能时代，物联网、生物医疗、可穿戴设备和人工智能等新兴领域更加追求极低功耗，尤其是极低静态功耗。面向未来庞大的物联网节点应用的需求，极低功耗器件及其电路芯片受到越来越多的关注。受玻尔兹曼限制，传统晶体管的亚阈摆幅存在理论极限，这一限制是阻碍器件功耗降低的关键因素，基于传统CMOS晶体管的集成电路已经无法满足物联网节点等对极低功耗的需求。 本项目基于标准CMOS工艺研制新型超陡摆幅隧穿器件，并进一步研发具有极低功耗的物联网节点芯片。新型超陡摆幅隧穿器件采用有别于传统晶体管的量子带带隧穿机制，可突破亚阈摆幅极限，同时获得比传统晶体管低2个量级以上的关态电流性能，具备极其优越的低静态功耗性能。通过超陡亚阈摆幅器件及电路技术的研究和突破，可促进我国物联网芯片产业的发展，显著提高物联网节点的工作时间，具有重要的应用价值。

本项目研发的超陡摆幅器件可以广泛应用在对功耗要求极为苛刻的集成电路产品上，比如长时间续航能力的物联网芯片，以及移动芯片、生物检测芯片、智能三表芯片等极具市场潜力的电子产品。本项目的产业化项目技术水平高、竞争壁垒高、市场前景大、可行性和成熟度高，有望为我国实现有自主知识产权的超低功耗集成电路产业技术发展奠定重要基础。

北京大学微纳电子系在超陡摆幅隧穿器件领域具有国际领先的创新能力和技术水平，连续多年在国际器件领域顶级会议IEDM上发表文章，尤其是在标准CMOS工艺兼容的硅基隧穿器件及其集成电路设计等领域，已经处于国际领先水平。在产业化方面，与大陆最大最先进的集成电路制造公司——中芯国际（SMIC）达成了战略合作关系，取得了良好的前期成果，联合推出了基于标准CMOS大生产线平台的超陡摆幅隧穿器件及电路样片，被作为重要的产业研究动态被EETimes进行了专题报道。