碳基CMOS晶体管与集成电路技术成果

        作为现代信息技术的基石，硅基CMOS集成电路技术即将达到性能极限，电子学的发展急需新的器件技术。北京大学彭练矛团队发展了基于碳纳米管的高性能、低功耗CMOS晶体管和集成电路技术，有望在性能和功耗上全面超越现有技术。主要成果包括：

        1. 发展了一整套碳纳米管CMOS器件和集成电路的无掺杂制备技术。首次实现5纳米栅长的碳管CMOS晶体管，证明在亚10 nm的技术节点上，碳管晶体管的性能和功耗综合指标较目前最先进的硅基CMOS器件具有10倍以上的优势，并接近由量子测不准原理决定的电子器件理论极限（Science 2017, 355: 271）。

        2. 针对功耗成为集成电路发展瓶颈这一现状，提出并制备了一种新型超低功耗晶体管——狄拉克源晶体管（Science 2018, 361: 387），大幅降低晶体管工作所需驱动电压，为超低功耗纳米电子学的发展奠定基础，为未来3纳米及以下技术节点集成电路发展提供了可能的解决方案。

        3. 发展了碳管CMOS集成电路的批量制备技术，首次实现中等规模的高性能碳基CMOS集成电路，是世界上集成度最高、复杂性最强的碳管集成电路；制备出速度达5.54 GHz的环振电路（Nature Electronics, 2018, 1: 40），为世界上最快的碳基集成电路，且较已发表的最高纪录提升了20倍。

        成果引起了国内外学术界和业界的广泛关注。作为碳基电子学领域代表性工作，先后被三期国际半导体技术发展路线图（ITRS）报告引用13次。Nature Index 2015 China将其研究成果作为北京科技创新事例重点介绍，称其“代表着计算机处理器的未来”；Nature Index 2017 China以封面故事“China's blue-chip future”进一步推介5 nm栅长碳管晶体管的研究成果；Nature Index 2017 Science Cities以“Pioneering carbon-based nanoelectronics”为题进行系统性报道，指出碳基集成电路的前沿研究“开启了超越硅基CMOS器件的未来之门”。

        团队在碳基电子学领域发表SCI论文150余篇，包括2篇Science等顶级期刊论文50余篇；获国家自然科学二等奖2项，高等学校科学研究优秀成果奖自然科学一等奖1项，中国科学十大进展、中国高等学校十大科技进展各1项。团队在碳基纳电子领域已形成一整套无掺杂制备新技术，在芯片用材料、器件物理、器件制备、集成电路和系统设计等关键技术方面均取得了重要进展，已经具备了产业化发展的基础，有望成为下一代信息处理技术的强有力竞争者。