來源：《半導(dǎo)體學(xué)報》 2月5日，《半導(dǎo)體學(xué)報》發(fā)布2023年度“中國半導(dǎo)體十大研究進展”名單，其中，一項傳感技術(shù)入選。 由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外科學(xué)與技術(shù)重點實驗室胡偉達、苗金水研究團隊在國際上首次提出了基于離子-電子耦合效應(yīng)的感存算一體光電探測器，通過模擬人類視覺感知架構(gòu)，實現(xiàn)了感知端光電信息處理功能，可解決紅外感知分立架構(gòu)產(chǎn)生的延遲和功耗問題，為大規(guī)模硬件集成感存算光電感知芯片及其目標識別應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 詳細名單及介紹見下文。

《半導(dǎo)體學(xué)報》于2020年首次啟動“中國半導(dǎo)體十大研究進展”評選活動，旨在遴選、記錄我國在半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的年度標志性成果。經(jīng)過四年的積累和沉淀，“十大評選”收獲了半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者的廣泛矚目和高度認可，同時也被賦予了更為深遠的意義。 2023年，第四屆“中國半導(dǎo)體十大研究進展”評選活動共有54項成果獲得候選推薦資格。2024年1月底，由243位半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＜医M成的評選委員會經(jīng)過嚴格評審，評選出10項優(yōu)秀成果榮膺2023年度“中國半導(dǎo)體十大研究進展”；10項優(yōu)秀成果榮獲2023年度“中國半導(dǎo)體十大研究進展”提名獎。

熱烈祝賀各位獲獎?wù)?！衷心感謝專家評委及國內(nèi)外專家學(xué)者的大力支持！2024年，《半導(dǎo)體學(xué)報》將接續(xù)奮斗、銳意進取，向著國際卓越的半導(dǎo)體領(lǐng)域旗幟性期刊的目標砥礪前行！祝愿中國半導(dǎo)體研究攻堅克難，譜寫高質(zhì)量發(fā)展的新篇章！祝愿大家新年愉快，皆得所愿！

2023年度“中國半導(dǎo)體十大研究進展”

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01

接近襯底級晶體質(zhì)量的氮化物寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì)外延薄膜

北京大學(xué)沈波、許福軍團隊針對大失配異質(zhì)外延導(dǎo)致氮化物寬禁帶半導(dǎo)體高缺陷密度的難題，創(chuàng)新發(fā)展了一種基于納米圖形化AlN/藍寶石模板的“可控離散和可控聚合”側(cè)向外延方法，使藍寶石襯底上AlN外延薄膜位錯腐蝕坑密度大幅降低了兩個量級，至~104cm-2，實現(xiàn)了接近襯底級晶體質(zhì)量的AlN外延薄膜，并應(yīng)用于相關(guān)器件研制。

該成果發(fā)表于《自然·材料》雜志（Nature Materials, 2023, 22: 853–859）。

高質(zhì)量AlN外延薄膜控制動力學(xué)及其應(yīng)用。

02

超高集成度光學(xué)卷積處理芯片

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所李明研究員-祝寧華院士團隊借助空-時變換結(jié)合波分復(fù)用技術(shù)，采用多模干涉機理，成功研制了一款超高集成度光學(xué)卷積處理芯片，創(chuàng)造了目前光計算芯片最高算力密度記錄，該芯片調(diào)控單元數(shù)量隨矩陣規(guī)模呈線性增長，有效緩解了光計算芯片規(guī)模擴展的難題，為解決光計算芯片大規(guī)模集成探索了一個新的方向。

該成果發(fā)表于《自然·通信》雜志（Nature Communications, 2023, 14: 3000）。

03

單原子層MoS2接觸電阻接近量子極限王欣然（南京大學(xué)/蘇州實驗室）、施毅（南京大學(xué)）和王金蘭（東南大學(xué)）教授帶領(lǐng)的合作團隊提出能帶雜化增強歐姆接觸新機理，利用半金屬

接觸，成功將單原子層MoS2接觸電阻降低至42 Ω·μm，首次低于化學(xué)鍵結(jié)合的硅基器件并接近理論量子極限，進而實現(xiàn)了單層二維半導(dǎo)體晶體管最高電流記錄。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2023, 613: 274–279），同時入選了ESI熱點和高被引論文。

04

首例外延高κ柵介質(zhì)集成型二維鰭式晶體管

北京大學(xué)彭海琳教授團隊實現(xiàn)了世界首例二維半導(dǎo)體鰭片/高κ柵氧化物異質(zhì)結(jié)陣列的外延生長及其三維架構(gòu)的異質(zhì)集成，并研制了高性能二維鰭式場效應(yīng)晶體管（2D FinFET）。該原創(chuàng)性工作突破了后摩爾時代高速低功耗芯片的二維半導(dǎo)體/高κ柵介質(zhì)精準合成與新架構(gòu)三維異質(zhì)集成瓶頸，為開發(fā)未來先進芯片技術(shù)帶來新機遇。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2023, 616: 66–72）。

05

超越硅極限的彈道二維晶體管

北京大學(xué)彭練矛院士、邱晨光研究員團隊構(gòu)筑了10納米彈道二維硒化銦晶體管，創(chuàng)造性的開發(fā)了稀土元素釔摻雜誘導(dǎo)二維相變技術(shù)，首次推進二維晶體管實際性能超過業(yè)界先進節(jié)點硅基Fin晶體管和IRDS預(yù)測的硅極限，并且將二維晶體管的工作電壓降到0.5 V，室溫彈道率達83%，為國際上迄今速度最快能耗最低的二維半導(dǎo)體晶體管。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2023, 616: 470–475）。

06

柔性單晶硅太陽電池

中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所劉正新、狄增峰團隊針對傳統(tǒng)單晶硅太陽電池易碎的缺陷，通過介觀對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)了邊緣圓滑處理技術(shù)，在國際上率先發(fā)明了柔性單晶硅太陽電池技術(shù)，實現(xiàn)了力學(xué)韌性和抗震性的跨越式提升，制備的輕質(zhì)柔性組件成功應(yīng)用于臨近空間飛行器，將極大地開辟單晶硅太陽電池新的應(yīng)用領(lǐng)域。

該成果以雜志封面形式發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2023, 617: 717–723）。

07

新型感存算一體光電探測器

中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外科學(xué)與技術(shù)重點實驗室胡偉達、苗金水研究團隊在國際上首次提出了基于離子-電子耦合效應(yīng)的感存算一體光電探測器，通過模擬人類視覺感知架構(gòu)，實現(xiàn)了感知端光電信息處理功能，可解決紅外感知分立架構(gòu)產(chǎn)生的延遲和功耗問題，為大規(guī)模硬件集成感存算光電感知芯片及其目標識別應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

該成果發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》雜志（NatureNanotechnology, 2023, 18: 1303–1310）。

08

全球首款可片上學(xué)習(xí)的憶阻器存算一體芯片

清華大學(xué)錢鶴、吳華強研究團隊在國際上首次實現(xiàn)了全系統(tǒng)集成、支持高效片上學(xué)習(xí)的憶阻器存算一體芯片，通過一種基于符號和閾值的權(quán)重更新算法及硬件架構(gòu)，解決了傳統(tǒng)CMOS電路與憶阻器適配性差的問題，并使芯片在增量學(xué)習(xí)任務(wù)中的功耗僅有傳統(tǒng)硬件的1/35，為邊緣端人工智能硬件平臺提供了一種新的高能效解決方案。

該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志（Science, 2023, 381: 1205–1211）。

09

光電全模擬智能計算芯片

清華大學(xué)戴瓊海、方璐、喬飛、吳嘉敏合作攻關(guān)，建立了大規(guī)?？芍貥?gòu)光電智能計算架構(gòu)，結(jié)合光計算和模擬電子計算技術(shù)，突破傳統(tǒng)芯片架構(gòu)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度、精度與功耗相互制約的瓶頸，研制了全模擬光電智能計算芯片ACCEL。與現(xiàn)有高性能芯片相比，算力提升千倍，能效提升百萬倍。該芯片將在無人系統(tǒng)和智能大模型等實現(xiàn)應(yīng)用。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2023, 623: 48–57）。

10

可重構(gòu)數(shù)字存算一體AI芯片

清華大學(xué)尹首一教授、魏少軍教授及香港科技大學(xué)涂鋒斌教授團隊提出可兼顧能效、精度和靈活性的AI芯片新范式——可重構(gòu)數(shù)字存算一體架構(gòu)，設(shè)計出國際首款面向通用云端高算力場景的存算一體AI芯片ReDCIM（Reconfigurable Digital Computing-In-Memory）。該芯片首次在存算一體架構(gòu)上支持高精度浮點與整數(shù)計算，可滿足數(shù)據(jù)中心級的云端AI推理和訓(xùn)練等各種應(yīng)用場景需求。

該成果發(fā)表于集成電路領(lǐng)域頂級期刊IEEE Journal of Solid–State Circuits（JSSC, Volume: 58, Issue: 1, January 2023）。

可重構(gòu)數(shù)字存算一體AI芯片ReDCIM的顯微照片、核心技術(shù)、與同期研究對比。

2023年度“中國半導(dǎo)體十大研究進展”提名獎 ? ?

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01

在雙層半導(dǎo)體量子阱中揭示激子分數(shù)量子霍爾態(tài)

成果論文：Excitonic topological order in imbalanced electron–hole bilayers. Nature, 2023, 619: 57–62

論文作者：Rui Wang, Tigran A. Sedrakyan, Baigeng Wang, Lingjie Du & Rui-Rui Du

02

首例基于拓撲保護的半導(dǎo)體手性光子源芯片

成果論文：Topology-inducedchiral photon emission from a large-scale meron lattice.Nature Electronics, 2023, 6: 516–524

論文作者：Xuefeng Wu, Xu Li, Wenyu Kang, Xichao Zhang, Li Chen, Zhibai Zhong, Yan Zhou, Johan ?kerman, Yaping Wu, Rong Zhang & Junyong Kang

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一種CMOS兼容的低矯頑場三方相鐵電Hf(Zr)1+xO2材料

成果論文：A stable rhombohedral phase in ferroelectric Hf(Zr)1+xO2capacitor with ultralow coercive field.Science, 2023, 381: 558–563 論文作者：Yuan Wang, Lei Tao, Roger Guzman, Qing Luo, Wu Zhou, Yang Yang, Yingfen Wei, Yu Liu, Pengfei Jiang, Yuting Chen, Shuxian Lv, Yaxin Ding, Wei Wei, Tiancheng Gong, Yan Wang, Qi Liu, Shixuan Du & Ming Liu

04

光化學(xué)鍵合實現(xiàn)半導(dǎo)體3D納米打印

成果論文：3D printing of inorganic nanomaterials by photochemically bonding colloidal nanocrystals. Science, 2023, 381: 1468–1474 論文作者：Fu Li, Shao–Feng Liu, Wangyu Liu, Zheng-Wei Hou, Jiaxi Jiang, Zhong Fu, Song Wang, Yilong Si, Shaoyong Lu, Hongwei Zhou, Dan Liu, Xiaoli Tian, Hengwei Qiu, Yuchen Yang, Zhengcao Li, Xiaoyan Li, Linhan Lin, Hong–Bo Sun, Hao Zhang & Jinghong Li

05

可重構(gòu)相干納米激光陣列

成果論文：Reconfigurable moire nanolaser arrays with phasesynchronization. Nature, 2023, 624: 282–288 論文作者：Hong-Yi Luan, Yun-Hao Ouyang, Zi-Wei Zhao, Wen–Zhi Mao & Ren-Min Ma

06

半導(dǎo)體黑磷的超快瞬時能帶調(diào)控

成果論文：Pseudospin-selective Floquet band engineering in black phosphorus. Nature, 2023, 614: 75–80 論文作者：Shaohua Zhou, Changhua Bao, Benshu Fan, Hui Zhou, Qixuan Gao, Haoyuan Zhong, Tianyun Lin, Hang Liu, Pu Yu, Peizhe Tang, Sheng Meng, Wenhui Duan & Shuyun Zhou

07

先進節(jié)點碳基集成電路

成果論文：Scaling aligned carbon nanotube transistors to a sub-10 nm node. Nature Electronics, 2023, 6: 506–515 論文作者：Yanxia Lin, Yu Cao, Sujuan Ding, Panpan Zhang, Lin Xu, Chenchen Liu, Qianlan Hu, Chuanhong Jin, Lian–Mao Peng & Zhiyong Zhang

08

基于存算一體硬件的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

成果論文：Parallel in-memory wireless computing. Nature Electronics, 2023, 6: 381–389 論文作者：Cong Wang, Gong-Jie Ruan, Zai-Zheng Yang, Xing–Jian Yangdong, Yixiang Li, Liang Wu, Yingmeng Ge, Yichen Zhao, Chen Pan, Wei Wei, Li–Bo Wang, Bin Cheng, Zaichen Zhang, Chuan Zhang, Shi-Jun Liang & Feng Miao

09

一款基于環(huán)形放大器的10毫瓦、10位有效位、1G采樣率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

成果論文：A 10-mW 10-ENoB 1-GS/s ring-amp-based pipelined TI-SAR ADC with split MDAC and switched reference decoupling capacitor. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2023, 58: 3576–3585 論文作者：Mingtao Zhan, Lu Jie, Yi Zhong & Nan Sun

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應(yīng)用于高速無線通信的硅基220 GHz滑動中頻收發(fā)芯片組

成果論文：A 220-GHz sliding-IF quadrature transmitter and receiver chipset for high data rate communication in 0.13-μm SiGe BiCMOS. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2023, 58: 1913–1927 論文作者：Zekun Li, Jixin Chen, Huanbo Li , Jiayang Yu, Yuxiang Lu, Rui Zhou, Zhe Chen & Wei Hong

審核編輯 黃宇