2026 年 6 月《科技日报》刊发消息，美国伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校团队攻克三维芯片制造关键难题，研发低温下单晶硅多层垂直集成新工艺，相关成果刊发于《自然》，为摩尔定律延续开辟全新路径。

当前晶体管尺寸逼近物理极限，传统平面微缩技术发展遇阻，垂直三维集成成为芯片性能升级主流方向，但长期受高温工艺掣肘：优质单晶硅制备需近 1000℃高温，极易损毁下层电路金属布线，行业限定后续叠加工序温度不能超 400℃。过往科研改用多晶硅、碳纳米管等替代材料制作上层器件，但器件性能、稳定性远不及底层单晶硅，严重制约芯片整体性能提升。

该团队从材料与结构双维度实现技术革新：先从源晶圆制备厚度低于 10 纳米的超薄单晶硅纳米薄膜，依托卷对卷层压工艺，在 200℃低温环境中将柔性硅膜精准贴合至预制下层电路基板，超薄硅膜的形变优势有效消除层间界面缺陷；同时创新采用无结晶体管架构，省去传统工艺必需的高温掺杂工序，彻底规避高温破坏底层电路的痛点。

依托这套工艺，研究团队成功制备三层垂直堆叠电路，每层集成 625 枚晶体管，器件平均良率达 98%，晶体管输出电流对标高温工艺量产的标准硅器件，综合性能大幅领先各类替代材料方案。

该研究证实标准单晶硅可实现规模化、高性能单片三维芯片集成，打破业界技术桎梏。目前科研团队已启动工艺产业化落地工作，对接半导体代工厂开展量产验证，未来有望通过垂直堆叠提升芯片晶体管密度，助力 AI 算力、高端存储等领域芯片迭代升级。

【新闻来源】科学网 https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/6/565816.shtm

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