一直以來，半導體產業積極投入了先進製程的開發與研究，為的就是能夠找出延續、甚至是超越「摩爾定律」的技術。現在，台灣研究團隊研發出僅有單原子層厚度，而且擁有優異邏輯開關特性的二硒化鎢（WSe2）二極體，對半導體產業將有卓著的貢獻與影響。相關的研究成果，已刊登在「自然通訊（Nature Communications）」雜誌。

由成功大學物理教授系吳忠霖與同步輻射研究中心陳家浩博士所組成的國內研究團隊，成功研發出僅有單化合原子層厚度(0.7奈米)，且具有優異邏輯開關特性的二硒化鎢二極體，不僅滿足了次世代積體電路更薄、更小與更快、效率更高的需求，還可超越「摩爾定律」極限，並滿足未來人工智慧晶片和機器學習所需的大量計算效能需求。

由於半導體技術即將面臨積體電路微縮化3奈米的製程極限，因此，科學家除了改善積體電路中電晶體的基本架構外，還不斷積極的尋找具有優異物理特性且能微縮到原子尺度（<1奈米）的電晶體材料。團隊發現，和石墨烯（Graphene）同屬二維材料的二硒化鎢（WSe2），可以在單化合原子層的厚度內展現絕佳的半導體特性，和傳統矽半導體材料相較，厚度已經超越3奈米的製程極限。

吳忠霖表示，相較以往只能利用元素參雜，或是加電壓電極等來改變電性的方式，此次研究是利用單層二硒化鎢半導體和鐵酸鉍氧化物所組成的二維復合材料，展示出調控二維材料電性無需金屬電極加入，就能打開和關閉電流，以產生1和0的邏輯訊號。如此也能大幅降低電路製程和設計複雜度，是一個極大的突破。

科技部指出，藉由該研究成果，未來若能微縮到極限的單原子層二極體，組合成各種積體電路，不僅能大幅降低干擾，還能讓運算速度加快，預期將可超過現今電腦的千倍、萬倍；而所需的能量卻很少，至於大量運算時，也不會耗費太多能量，進而達到節能效果。將對現今數位科技發展帶來極其重大的影響，有利自動駕駛汽車的發展，或許手機只是充上一次電就能連續使用一個月。

所謂「摩爾定律」，是由英特爾(Inter)創辦人高登．摩爾（Gordon Moore）所提出，也就是在積體電路上可容納的電晶體數目，大約每隔2年（24個月或18個月）便會增加一倍，這也成為了半導體製程技術推進速度所遵循的依據，也因為受限於材料和製程，「摩爾定律」恐怕會是越來越難達到。【記者  鄒弘整理報導】