清大中興團隊攜手研發　光切換雙模式二維電子元件突破晶圓限制

由清大電子所邱博文、蔡孟宇、中興大學奈米所林彥甫和資工系吳俊霖等人組成的研究團隊，15日在國科會支持下發表「雙模式二維電子元件」開發成果，打破傳統矽晶圓在儲存和運算分工上的限制，以光照射的方式讓電子元件能夠在這兩項功能間切換，成為高效能計算和半導體製程簡化的突破性技術，2023年9月已經發表在國際知名期刊《Nature Electronics（自然電子）》上，有望成為次世代晶圓發展方向。

雙模式二維電子元件研發團隊15日發表研究成果，左起清大研發長邱博文、清大電子所博士蔡孟宇、中興大學奈米所教授林彥甫、中興大學資工系主任吳俊霖。圖／戎華儀攝

隨著科技產品研發技術突破，電子元件材料技術不斷朝高效能、輕薄短小、多元自由堆疊的的方向發展，研發團隊開發出新的電子元件材料和結構，在傳統使用二氧化矽製成的基板上，以二硒化錸和六方氮化硼構成二維雙極性半導體，具備光穿透性，因此可同時讓電子元件具有擔任記憶體和運算的功能，在有光照射的情況下處在記憶體模式，沒有光照射時可被切換到維持運算功能的電晶體模式。二合一的功能可以突破現有電子元件的體積限制，並根據需求調整電晶體的配置，若結合卷積神經網絡，將有利於處理複雜的圖像識別和運算，為AI的應用提供更佳的運算效能，也更為節省能量消耗。

研發團隊指出，儘管中國和美國有類似的研究，但這項研究在電子元件研發領域，是首度利用光做為切換不同功能的開關，具突破性進展。目前的晶圓大小可做到二奈米，並朝一奈米的大小發展，研發團隊表示，雙模式二維電子元件具備雙極特性，有機會做到比一奈米更小，應用在電子產品將使得體積將能明顯縮小，研發團隊下一步的研究方向是縮小光斑，也就是縮小光照射到元件的大小，以追求更高的能效，並同時測試改以電或其他媒介當作轉換不同功能的開關。