电子行业简评报告：小于1nm新工艺，有望绕开EUV光刻机限制

请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 [Table_Rank] 评级： 看好 [Table_Authors] 何立中 电子行业首席分析师 SAC 执证编号：S0110522110002 helizhong@sczq.com.cn 电话：010-81152683 [Table_Chart] 市场指数走势（最近 1 年） 资料来源：聚源数据 相关研究 [Table_OtherReport]  2024 上半年电子行情复盘  电子周报：实物分配股票，提升资本市场活跃度  何立中：半导体估值已低于美股（PB、PS） 核心观点 [Table_Summary] ⚫ 小于 1nm 新工艺问世 根据2024年7月3日发表于《Nature Nanotechnology》的文章《Integrated 1D epitaxial mirror twin boundaries for ultrascaled 2D MoS2 field-effect transistors》，可以实现宽度小于 1nm 的一维金属材料在二维电路中应用，作为超小型二维晶体管的栅极电极。该成果标志着下一代半导体及基础材料科学的重大突破。文章的研究团队成功开发出宽度小于1nm 的一维金属材料，并将其创新性地应用于二维电路的开发中，这一壮举不仅是对传统半导体技术的巨大挑战，更是对摩尔定律未来走向的重新定义。 ⚫ 实现小于 1nm（0.4nm）的一维（1D）栅极 该研究团队发现外延 MTBs 电路在长度尺度上是一维金属性的。通过利用终极一维（1D）特性（宽度约为 0.4 纳米，长度可达数十微米），可将外延 MTBs 作为一维（1D）栅极来构建集成的二维场效应晶体管（FETs）。经过验证，一维（1D）MTB 栅极能够将耗尽通道长度缩小至 3.9 纳米，从而在较低的门电压下显著降低通道关闭电流。 ⚫ 有望绕开 EUV 光刻机限制 随着晶体管栅极尺寸逼近物理极限、短沟道效应等难题涌现，传统硅基材料和技术路径遭遇了瓶颈。半导体器件的集成度取决于栅极电极的宽度和控制效率，栅极电极控制晶体管中的电子流动。然而在传统的半导体制造工艺中，由于光刻分辨率的限制，一直无法将栅极长度减小到几纳米以下。例如没有 EUV 光刻机，就很难实现 5nm、3nm 及以下的半导体制造工艺。所以，新结构、新材料成为半导体产业的重要研究方向。该文章的研究团队正是在这一背景下另辟蹊径，开发了一种二维半导体逻辑电路的新结构。利用二维半导体二硫化钼（MoS2）的镜像双边界（MTB）作为栅极电极，实现了宽度仅为 0.4nm的栅极，打破了光刻工艺的限制，为半导体超小型化开辟了新的道路。 ⚫ 电子板块与大盘指数涨幅 7 月 1 日至 7 月 5 日，上证指数下跌-0.59%，中信电子板块下跌-3.03%。年初至今，上证指数下跌-0.84%，中信电子板块下跌-12.28%。 ⚫ 电子各细分行业涨幅 7 月 1 日至 7 月 5 日，电子细分行业均出现下跌，跌幅靠前的有：被动元件、显示零租、分立器件、安防、LED，分别下跌-5.34%、-4.97%、-4.11%、-3.97%、-3.70%。 ⚫ 投资建议 我们看好人工智能带来的硬件投资机会，特别是算力芯片的投资机会。推荐关注 A 股与算力芯片、高端存储相关的公司。 ⚫ 风险提示 人工智能落地不及预期。 -0.4-0.200.25-Jul16-Sep28-Nov9-Feb22-Apr4-Jul电子沪深300 [Table_Title] 小于 1nm 新工艺，有望绕开 EUV 光刻机限制 [Table_ReportDate] 电子 | 行业简评报告 | 2024.07.11 行业简评报告  证券研究报告 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 1 1 小于 1nm 晶体管的新工艺，有望绕开 EUV 光刻机限制 根据 2024 年 7 月 3 日发表于《Nature Nanotechnology》的文章《Integrated 1D epitaxial mirror twin boundaries for ultrascaled 2D MoS2 field-effect transistors》，可以实现宽度小于 1nm 的一维金属材料在二维电路中应用，作为超小型二维晶体管的栅极电极。该成果标志着下一代半导体及基础材料科学的重大突破。 随着晶体管栅极尺寸逼近物理极限、短沟道效应等难题涌现，传统硅基材料和技术路径遭遇了瓶颈。半导体器件的集成度取决于栅极电极的宽度和控制效率，栅极电极控制晶体管中的电子流动。然而在传统的半导体制造工艺中，由于光刻分辨率的限制，一直无法将栅极长度减小到几纳米以下。例如没有 EUV 光刻机，就很难实现 5nm、3nm及以下的半导体制造工艺。 所以，新结构、新材料成为半导体产业的重要研究方向。 该文章的研究团队正是在这一背景下另辟蹊径，开发了一种二维半导体逻辑电路的新结构。利用二维半导体二硫化钼（MoS2）的镜像双边界（MTB）作为栅极电极，实现了宽度仅为 0.4nm 的栅极，彻底打破了光刻工艺的限制，为半导体超小型化开辟了新的道路。 图 1 《Integrated 1D epitaxial mirror twin boundaries for ultrascaled 2D MoS2 field-effect transistors》 资料来源：Nature Nanotechnology，首创证券 厚度在原子级的范德华材料中，普遍存在晶相邻晶体颗粒间具有倾斜平面旋转的线缺陷，也就是晶界。任意的倾斜角度的晶界会形成不均匀的子晶格，导致产生不受控制的局部电子态。在这篇文章中，研究团队通过位置控制的外延生长实现确定性二硫化钼（MoS2）镜像孪晶界（MTBs），其中两个相邻的晶体通过精确的 60°旋转进行反射镜面成像。 该研究团队发现这些外延 MTBs 在电路长度尺度上是一维金属性的。通过利用终极一维（1D）特性（宽度约为 0.4 纳米，长度可达数十微米），可将外延 MTBs作为一维（1D）栅极来构建集成的二维场效应晶体管（FETs）。经过验证，一维（1D）MTB 栅极能够将耗尽通道长度缩小至 3.9 纳米，从而在较低的门电压下显著降低通道关闭电流。因此，在单独和阵列 FETs 中，可显示低功耗逻辑的最新性 行业简评报告  证券研究报告 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 2 能。 图 2 MTBs imbedded in epitaxial vdW MoS2 ML bicrystals 资料来源：《Integrated 1D epitaxial mirror twin boundaries for ultrascaled 2D MoS2 field-effect transistors》，首创证券 2 周报数据 2.1 电子指数走势 7 月 1 日至 7 月 5 日，上证指数下跌-0.59%，中信电子板块下跌-3.03%。年初至今，上证