2025-03-14
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项目推介 | 新一代二维半导体材料的研发与产业化
文章来源：中科智汇工场 | 发布时间：2025-06-18
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项目介绍
（一）项目简介
该项目依托科研院所专家团队研发，致力于突破硅基晶体管物理极限，推动二维半导体材料产业化发展。项目创新性地开发晶圆级二维材料生长设备与低温外延工艺，解决传统半导体材料在1nm以下技术节点的性能瓶颈。通过自主研制的原位显微监控系统、晶圆级严格单层薄膜制备技术，实现二维半导体材料在逻辑器件、存算一体芯片、三维集成等领域的应用。
（二）核心技术
原位生长监控技术：配备独家显微监控系统，实时反馈原子层厚度生长状态，薄膜均匀性达晶圆级（2-12英寸），缺陷浓度低于0.1/cm²。
低温外延工艺（LPEE）：开发400℃低温外延设备，兼容硅基产线，实现二维材料与硅基芯片的三维集成，相较传统高温工艺能耗降低60%。
三维堆叠集成技术：支持CFET（互补场效应晶体管）等先进结构，28nm 3D芯片性能等效现有3nm芯片，集成密度提升100倍。
多场景应用技术：覆盖逻辑芯片（1nm节点）、存算一体芯片（IEDM20-897验证）、柔性器件（弯曲半径<3mm）及量子计算（超导结制备）等前沿领域。
（三）市场应用前景
需求领域：
集成电路：全球1nm及以下节点芯片市场2028年达千亿规模（IEEE路线图预测）
光电探测：柔性光电探测器市场规模年增35%（Nature数据）
量子计算：二维超导材料需求增速超50%（Nature Materials 2022验证）
市场潜力：
设备端：二维生长设备全球年需求1.6万台（2026年市场规模160亿元）
材料端：12英寸晶圆2030年市场规模超1000亿元（全球晶圆年需求1亿片）
对标进展：台积电2D FET性能超硅基30%（IEEE TED 2022）、Intel晶圆级器件良率突破95%（IEDM21）
产业化进展
该项目处于产业化阶段
产品研发与验证：原位CVD设备，首套FE-900设备已实现销售；检测设备已签订意向订单；2英寸晶圆产品实现销售。
知识产权布局：已授权发明专利晶圆生长设备、外延工艺等10项。
团队介绍
团队核心成员来自相关领域科研院所，致力于二维半导体材料研究，长期从事纳电子器件制备与测量研究。已发表高水平SCI论文100余篇，申请专利10项。核心技术包括二维半导体液相边缘外延生长技术、高温原位显微监控技术、晶圆检测技术等，可实现高质量、大面积的材料制备，以及高精度、多功能的检测解决方案。项目还拥有先进的晶圆检测技术储备，能够提供针对国内高端材料与检测设备依赖进口的痛点的自主可控解决方案。
项目优势分析
技术壁垒：唯一实现12英寸单晶晶圆制备（2027年规划）低温工艺温度比竞品低200℃（传统工艺≥600℃）；
成本优势：设备单价200万（国际竞品500万+），晶圆成本<1000/片（硅基3nm晶圆1.5万/片）；
验证背书：原型器件获Science（2016）、Nature（2019）刊载；存算一体芯片性能超硅基1000倍（IEDM20数据）；
产业协同：与中芯国际联合开发3D集成工艺，兼容现有28nm产线。
合作需求
设备联合开发：面向半导体设备厂商，提供定制化生长/检测设备技术授权；
晶圆代工合作：与Foundry厂共建二维材料特色工艺产线
战略投资：开放Pre-A轮融资（目标1000万元），用于12英寸设备研发
中科智汇工场
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（文字：中科智汇工场 产业促进中心 编辑：卢晔 审核：娄雪松）