近日消息，随着电子设备不断小型化和性能要求的提升，芯片中的晶体管数量持续增加，尺寸日益缩小，同时也带来了新的技术挑战，尤其是在介质材料方面。
经过多年研究攻关，中国科学院上海微系统与信息技术研究所成功研制出一种人造蓝宝石作为绝缘介质的晶圆，为开发低功耗芯片提供了重要的技术支撑。相关成果今日已发表在国际学术期刊《自然》上(DOI:10.1038/s41586-024-07786-2)。
电子芯片中的介质材料主要起到绝缘的作用，但当传统的介质材料厚度减小到纳米级别时，其绝缘性能会显著下降，导致电流泄漏。这不仅增加了芯片的能耗，还导致发热量上升，影响了设备的稳定性和使用寿命。为了解决这一难题，科研团队开发了一种创新的金属插层氧化技术。
官方表示，通过采用这种新型材料，科研团队目前已成功制备出低功耗芯片器件，续航能力和运行效率得到大幅提升。这一成果不仅对智能手机的电池续航具有重要意义，还为人工智能、物联网等领域的低功耗芯片发展提供了有力支持。据称，这种材料虽然是人工合成的，但是它的晶体结构、介电特性、绝缘特性与现实生活中的宝石性能是一样的。
据介绍，这种晶体的介质材料通过插层氧化的技术对单晶铝进行氧化，实现了单晶氧化铝作为介质材料，它在 1 纳米下能够实现非常低的泄漏电流。
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