昨日（1月12日），由《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》評(píng)選的2022年度“中國(guó)半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展”評(píng)選結(jié)果揭曉，記錄了我國(guó)在半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的年度標(biāo)志性成果，是中國(guó)半導(dǎo)體學(xué)術(shù)領(lǐng)域最權(quán)威的評(píng)選活動(dòng)之一。

2022年，第三屆“中國(guó)半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展”評(píng)選活動(dòng)共有55項(xiàng)成果獲得候選推薦資格。2023年1月，由248位半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＜医M成的評(píng)選委員會(huì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)審，評(píng)選出10項(xiàng)優(yōu)秀成果榮膺2022年度“中國(guó)半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展”；10項(xiàng)成果榮獲2022年度“中國(guó)半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展”提名獎(jiǎng)。 其中，有拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器、高線性度超寬帶5G毫米波相控陣收發(fā)前端芯片等多項(xiàng)傳感器基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)入榜單！將對(duì)未來(lái)中國(guó)三維感知、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等多項(xiàng)傳感器技術(shù)有革命性作用。此外，多項(xiàng)半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)我國(guó)***、半導(dǎo)體器件制造等有重大影響。《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》是中國(guó)科學(xué)院主管、中國(guó)電子學(xué)會(huì)和中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所主辦的學(xué)術(shù)刊物，1980年創(chuàng)刊，首任主編是王守武院士，黃昆先生撰寫了創(chuàng)刊號(hào)首篇論文，2009年改為全英文刊Journal of Semiconductors（簡(jiǎn)稱JOS），同年開始與IOPP英國(guó)物理學(xué)會(huì)出版社合作向全球發(fā)行。現(xiàn)任主編是中科院副院長(zhǎng)、國(guó)科大校長(zhǎng)李樹深院士。2019年，JOS入選“中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃”。2020年，JOS被EI收錄。

獲獎(jiǎng)名單

（排名不分先后）

01

拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器

中科院物理研究所陸凌團(tuán)隊(duì)將原創(chuàng)的拓?fù)涔馇粦?yīng)用于半導(dǎo)體激光芯片，研制出拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器[topological-cavity surface-emitting laser (TCSEL)]，得到了遠(yuǎn)超主流商用產(chǎn)品的單模功率和光束質(zhì)量。TCSEL的發(fā)明有望解決拓?fù)湮锢響?yīng)用的長(zhǎng)期瓶頸，對(duì)于激光技術(shù)的整體進(jìn)步，特別是當(dāng)下人臉識(shí)別、自動(dòng)駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)所需的三維感知和激光雷達(dá)等新興技術(shù)有重要意義，詳見TCSEL.com。

該成果發(fā)表于《自然光子學(xué)》雜志(Nature Photonics, 2022, 16: 279-283)。

TCSEL示意圖

02

超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體-砷化硼載流子遷移率精準(zhǔn)測(cè)定

國(guó)家納米科學(xué)中心劉新風(fēng)研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合休斯頓大學(xué)包吉明團(tuán)隊(duì)和任志鋒團(tuán)隊(duì)世界上首次精準(zhǔn)測(cè)定了超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體-立方砷化硼（c-BAs）單晶的載流子遷移率；立方砷化硼材料高的載流子遷移速率以及超高的熱導(dǎo)率，表明該材料可廣泛應(yīng)用于光電器件、電子元件等領(lǐng)域，為其大規(guī)模應(yīng)用指明了方向。

該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志(Science, 2022, 377: 433-436)。

瞬態(tài)反射顯微成像和立方砷化硼的載流子擴(kuò)散。（A）實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，激發(fā)波長(zhǎng)為600 nm探測(cè)波長(zhǎng)為800 nm；（B）不同時(shí)刻的瞬態(tài)反射顯微成像（標(biāo)尺1微米）；（C）典型的載流子動(dòng)力學(xué)；（D）0.5 ps的二維高斯擬合；（E）不同時(shí)刻的載流子分布方差隨時(shí)間的演化及載流子遷移率。

03

電注入激射鋁鎵氮(AlGaN)紫外激光器

中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所趙德剛、楊靜研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首支電注入激射波長(zhǎng)小于360 nm的AlGaN紫外激光器。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面控制及應(yīng)力調(diào)控等方法解決紫外激光器發(fā)光效率低、高Al組分AlGaN的p摻雜困難、以及大失配外延等一系列紫外激光器的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，為國(guó)內(nèi)紫外固化、***等新型紫外光源的研制提供技術(shù)保障。 該成果發(fā)表于《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》雜志(Journal of Semiconductors, 2022, 43, 010501. doi: 10.1088/1674-4926/43/1/010501)。

AlGaN紫外激光器P-I曲線，插圖是AlGaN紫外激光器激射譜和激射光斑（藍(lán)色的激射光斑為紫外激光器照射在白色打印紙上產(chǎn)生的藍(lán)色熒光）。

04

首次制成柵極長(zhǎng)度最小的晶體管

人類又向摩爾定律的極限發(fā)起挑戰(zhàn)。這一次中國(guó)人扮演了探索者的角色。清華大學(xué)任天令教授團(tuán)隊(duì)首次制備出亞1納米柵極長(zhǎng)度晶體管，該晶體管具有良好的電學(xué)性能。利用石墨烯單原子層厚度作為柵極，通過(guò)石墨烯側(cè)向電場(chǎng)調(diào)控垂直的MoS2溝道開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)等效物理柵長(zhǎng)為0.34 nm。這項(xiàng)工作將有助于推動(dòng)摩爾定律進(jìn)一步發(fā)展到亞1納米。 該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature 2022, 603: 259–264）。

05

雙層二維半導(dǎo)體大面積外延生長(zhǎng)

南京大學(xué)王欣然、李濤濤與東南大學(xué)王金蘭、馬亮團(tuán)隊(duì)緊密合作，提出了襯底表面臺(tái)階高度精確調(diào)控二維半導(dǎo)體層數(shù)的思想和“齊頭并進(jìn)”的全新生長(zhǎng)機(jī)制，突破逐層生長(zhǎng)的熱力學(xué)限制，首次實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)均勻的雙層MoS2外延生長(zhǎng)，刷新了二維半導(dǎo)體器件開態(tài)電流的紀(jì)錄，并滿足2028年國(guó)際器件與系統(tǒng)路線圖的技術(shù)指標(biāo)。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2022, 605, 69-75）。

雙層MoS2的大面積外延生長(zhǎng)

06

具備超高導(dǎo)電率的可溶液加工n型導(dǎo)電聚合物

華南理工大學(xué)黃飛教授團(tuán)隊(duì)提出了一種n型導(dǎo)電聚合物的合成新策略，利用醌類氧化劑可逆的氧化還原特性，將氧化聚合和還原摻雜結(jié)合，大幅提高了有機(jī)半導(dǎo)體的n型摻雜效率，實(shí)現(xiàn)其由半導(dǎo)體向?qū)w的轉(zhuǎn)變。合成的聚（苯并二呋喃二酮）（PBFDO）具有超過(guò)2000 S cm-1的導(dǎo)電率以及良好的空氣穩(wěn)定性，在有機(jī)電子器件中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2022, 611: 271）。

n型導(dǎo)電聚合物聚（苯并二呋喃二酮）的合成機(jī)理及其在有機(jī)電化學(xué)晶體管（a-c）、有機(jī)熱電（d-e）以及柔性印刷電路（f）中的應(yīng)用。

07

基于鈣鈦礦量子線陣列的大面積平面和球形發(fā)光二極管

香港科技大學(xué)范智勇教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一套嶄新的鈣鈦礦量子線陣列生長(zhǎng)工藝，其在大面積的剛性、柔性、平面以及3D襯底上均具有超高均勻性。基于此，團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦LED器件的晶圓級(jí)制備，以及世界首個(gè)3D球形LED器件，完美解決了傳統(tǒng)平面器件在空間亮度分布上的弊端。其有望成為下一代照明顯示材料與器件的有利競(jìng)爭(zhēng)者。

該成果發(fā)表于《自然光子學(xué)》雜志（Nature Photonics, 2022,16,284–290）。

鈣鈦礦量子線陣列的普適性生長(zhǎng)

08

基于二維范德華異質(zhì)結(jié)的寬光譜感算一體器件

華中科技大學(xué)翟天佑教授、周興副教授團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)繆峰教授團(tuán)隊(duì)合作創(chuàng)新性地提出了二維雙極性范德華異質(zhì)結(jié)，通過(guò)電場(chǎng)調(diào)控使其光響應(yīng)正負(fù)連續(xù)可調(diào)，首次在硬件層面實(shí)現(xiàn)了寬光譜圖像探測(cè)和卷積計(jì)算的同步進(jìn)行，突破了傳統(tǒng)寬光譜機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中感算分離所產(chǎn)生的功耗與時(shí)間延遲瓶頸，推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)等人工智能領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。

該成果發(fā)表于《自然電子》雜志（Nature Electronics, 2022, 5: 248-254）。

寬光譜感算一體光電器件

09

基于三維阻變存儲(chǔ)器的存算一體技術(shù)

中科院微電子研究所劉明院士、張鋒研究員團(tuán)隊(duì)與北理工王興華副教授團(tuán)隊(duì)在三維存算一體芯片領(lǐng)域取得突破，該團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于三維垂直結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)器的存算一體宏單元芯片，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了三維阻變存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)存算一體技術(shù)并具有低功耗、高算力、高密度等方面的優(yōu)勢(shì)，在高性能邊緣計(jì)算領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。

該成果發(fā)表于《自然電子》雜志（Nature Electronics, 2022, 5: 469-477）。

基于三維垂直結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)器的存算一體宏單元

10

高線性度、超寬帶5G毫米波相控陣收發(fā)前端芯片

東南大學(xué)趙滌燹，尤肖虎研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)可同時(shí)覆蓋3GPP n257, n258, n261頻段的5G毫米波CMOS相控陣芯片；通過(guò)提出寬帶線性化技術(shù)，有效改善芯片在高功率下的幅度和相位失真，同時(shí)抑制芯片在寬帶信號(hào)下的電學(xué)記憶效應(yīng)，解決了傳輸超寬帶高階調(diào)制信號(hào)的難題；芯片成果已成功應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)化毫米波分布式微基站以及紫金山實(shí)驗(yàn)室6G TKμ極致連接無(wú)線傳輸平臺(tái)。 該成果發(fā)表于《固態(tài)電路》期刊（IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2022, 57: 2702-2718）。

(a) 5G毫米波四通道相控陣收發(fā)系統(tǒng)射頻前端芯片系統(tǒng)架構(gòu)；(b) 芯片顯微照片。

提名獎(jiǎng)名單

(排名不分先后)

01.微腔光梳驅(qū)動(dòng)的硅基光電子片上系統(tǒng)成果論文：Microcomb-driven silicon photonic systems. Nature, 2022, 605: 457-463 論文作者：Haowen Shu, Lin Chang, Yuansheng Tao, Bitao Shen, Weiqiang Xie, Ming Jin, Andrew Netherton, Zihan Tao, Xuguang Zhang, Ruixuan Chen, Bowen Bai, Jun Qin, Shaohua Yu, Xingjun Wang, John E. Bowers

02.半導(dǎo)體材料激光退火過(guò)程中的超快非熱熔化理論成果論文：The seeds and homogeneous nucleation of photoinduced nonthermal melting in semiconductors due to self-amplified local dynamic instability. Science Advances, 2022, 8(27): eabn4430 論文作者：Wen-Hao Liu, Jun-Wei Luo, Shu-Shen Li, Lin-Wang Wang

03.III族氮化物寬禁帶半導(dǎo)體的高效p型摻雜新途徑研究成果論文：Sub-nanometer ultrathin epitaxy of AlGaN and its application in efficient doping. Light Sci Appl , 2022, 11: 71 論文作者：Jiaming Wang, Mingxing Wang, Fujun Xu, Baiyin Liu, Jing Lang, Na Zhang, Xiangning Kang, Zhixin Qin, Xuelin Yang, Xinqiang Wang, Weikun Ge and Bo Shen

04.超越單結(jié)器件的世界紀(jì)錄效率全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池成果論文：All-perovskite tandem solar cells with improved grain surface passivation. Nature, 2022, 603: 73-78 論文作者：Renxing Lin, Jian Xu, Mingyang Wei, Yurui Wang, Zhengyuan Qin, Zhou Liu, Jinlong Wu, Ke Xiao, Bin Chen, So Min Park, Gang Chen, Harindi R. Atapattu, Kenneth R. Graham, Jun Xu, Jia Zhu, Ludong Li, Chunfeng Zhang, Edward H. Sargent, Hairen Tan

05.基于二維范德華異質(zhì)結(jié)的可重構(gòu)存算一體架構(gòu)成果論文：Reconfigurable logic-in-memory architectures based on a two-dimensional van der Waals heterostructure device. Nature Electron, 2022, 5: 752–760 論文作者：Xingxia Sun, Chenguang Zhu, Jiali Yi, Li Xiang, Chao Ma, Huawei Liu, Biyuan Zheng, Yong Liu, Wenxia You, Wujun Zhang, Delang Liang, Qin Shuai, Xiaoli Zhu, Huigao Duan, Lei Liao, Yuan Liu, Dong Li & Anlian Pan

06.具有室溫面內(nèi)反?；魻栃?yīng)的異維超晶格結(jié)構(gòu)成果論文：Heterodimensional superlattice with in-plane anomalous Hall effect. Nature, 2022, 609: 46-51 論文作者：Jiadong Zhou, Wenjie Zhang, Yung-Chang Lin, Jin Cao, Yao Zhou, Wei Jiang, Huifang Du, Bijun Tang, Jia Shi, Bingyan Jiang, Xun Cao, Bo Lin, Qundong Fu, Chao Zhu, Wei Guo, Yizhong Huang, Yuan Yao, Stuart S. P. Parkin, Jianhui Zhou, Yanfeng Gao, Yeliang Wang, Yanglong Hou, Yugui Yao, Kazu Suenaga, Xiaosong Wu & Zheng Liu

07.層狀半導(dǎo)體中的混合維度激子態(tài)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)成果論文：Unconventional excitonic states with phonon sidebands in layered silicon diphosphide. Nature Materials, 2022, 21: 773-778 論文作者：Ling Zhou, Junwei Huang, Lukas Windgaetter, Chin Shen Ong, Xiaoxu Zhao, Caorong Zhang, Ming Tang, Zeya Li, Caiyu Qiu, Simone Latini, Yangfan Lu, Di Wu, Huiyang Gou, Andrew T. S. Wee, Hideo Hosono, Steven G. Louie, Peizhe Tang, Angel Rubio & Hongtao Yuan

08.轉(zhuǎn)角雙層二維材料精準(zhǔn)原子制造成果論文：Designed growth of large bilayer graphene with arbitrary twist angles. Nature Materials, 2022, 21: 1263–1268 論文作者：Can Liu, Zehui Li, Ruixi Qiao. Qinghe Wang, Zhibin Zhang, Fang Liu, Ziqi Zhou, Nianze Shang, Hongwei Fang, Meixiao Wang, Zhongkai Liu, Zuo Feng, Yang Cheng, Heng Wu, Dewei Gong, Song Liu, Zhensheng Zhang, Dingxin Zou, Ying Fu, Jun He, Hao Hong, Muhong Wu, Peng Gao, Ping-Heng Tan, Xinqiang Wang, Dapeng Yu, Enge Wang, Zhu-Jun Wang & Kaihui Liu

09.面向智能機(jī)器人、具有時(shí)空彈性的類腦計(jì)算芯片：天機(jī)X成果論文：Neuromorphic computing chip with spatiotemporal elasticity for multi-intelligent-tasking robots. Science Robotics, 2022, 7: eabk2948 論文作者：Songchen Ma, Jing Pei, Weihao Zhang, Guanrui Wang, Dahu Feng, Fangwen Yu, Chenhang Song, Huanyu Qu, Cheng Ma, Mingsheng Lu, Faqiang Liu, Wenhao Zhou, Yujie Wu, Yihan Lin, Hongyi Li, Taoyi Wang, Jiuru Song, Xue Liu, Guoqi Li, Rong Zhao, Luping Shi

10.支持多粒度稀疏的AI訓(xùn)練芯片成果論文：Trainer: An Energy-Efficient Edge-Device Training Processor Supporting Dynamic Weight Pruning, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2022, 57(10): 3164-3178 論文作者：Yang Wang, Yubin Qin, Dazheng Deng, Jingchuan Wei, Tianbao Chen, Xinhan Lin, Leibo Liu, Shaojun Wei, and Shouyi Yin

審核編輯黃宇