小间距LED显示屏后摩尔时代的创新发展趋势

　　半导体业界已经意识到，必须通过新的创新推动CMOS技术继续向前发展。当前，业界的各个领先企业及科研机构都在技术革新上作出新的贡献。

　　山东小间距LED显示屏新材料的创新

碳纳米管材料由于其具有高频率低功耗的特点，在未来小间距LED显示屏计算芯片上也有广泛的应用前景。对于5nm节点的器件，碳纳米管晶体管(CNTFET)相对于FinFET晶体管更有优势。然而，对于CNTFET的应用也有很大的挑战，主要是生长制造上存在严重的波动性。

　　在新材料的应用上，SiGe和III-V族半导体的应用是最有前景的技术。在FinFET结构引入到CMOS器件上后，SiGe成为半导体制程里面的一个主要技术领域。在当前的10 nm和7 nm技术平台上，SiGe都在PMOS上有所应用，应用SiGe FIN技术能显著提高器件性能，特别是对于沟道空穴的迁移率的提高。然而小间距LED显示屏SiGe的应用也面临很多难题，比如说defect的控制、纳米尺度的电荷输运机制等都是需要研究的课题。

　　二维(2D)材料也有非常好的应用前景，当前对小间距LED显示屏二维材料研究还处在材料性质的研究上，比如说二维晶体材料(MoS2，WSe2，BN，石墨烯)的性质。研究发现，MoOx作为contact材料具有较高的功函数，可以用于PMOS的介电层。

　  小间距LED显示屏新结构的创新

　　人们认为，TFET结构是低功耗器件的最优结构。使用这个新的结构，器件的Vdd可以降到0.1V。2D异质节TFET器件的栅极长度可以下降到3 nm。实验证明，基于与传统CMOS技术兼容的技术，通过对Si JTFET结构的优化，SSmin可以达到36 mV/dec。而且，基于新的TFET器件的设计，器件的性能及稳定性都能得到提升，电路级别的实验证明，运行速度能提升93%，在工作电压Vdd为0.4V的情况下，功耗能降低66%，器件的稳定性也得到了显著地提升。然而，这种小间距LED显示屏新结构也有3个方面的挑战，比如说JNT结构的制造难度大，工艺的波动较频繁，开关速度较慢。

　　栅极环包围结构(gate all around，GAA)是另一个控制器件电流的优化结构。GAA结构器件的Ion /Ioff 的比值可达2.8×10⁸。实验证明，使用这种 GAA技术，能将器件的性能推到新的记录。比如说，使用In0.85Ga0.15As纳米线的MOSFET器件，其开启电流Ion在两种条件下可达到555 μA/μm(Ioff=100 nA/μm，Vdd=0.5V)，及365 μA/μm(Ioff=10 nA/μm，Vdd=0.5V)。