??在過去半個世紀里，半導(dǎo)體信息產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，也極大地改變了人類的生活方式。這樣飛速發(fā)展的背后是人類追求電子元器件最小化的不懈努力。更小的電子元器件意味著在同樣大小的芯片中，可以集成的器件更多，實現(xiàn)的功能也更強大，這樣指數(shù)級的發(fā)展趨勢也被人們稱為“摩爾定律”。但是，基于目前使用的材料，電子元器件繼續(xù)微縮將面臨漏電等諸多挑戰(zhàn)，很快將到達最小化的極限，“摩爾定律”正在走向終結(jié)，人類社會也正在步入“后摩爾時代”。

在后摩爾時代，主要的技術(shù)發(fā)展趨勢將沿著兩條道路。第一條道路我們叫做“超越摩爾”，從功能出發(fā)，實現(xiàn)電路的多功能擴展和多功能應(yīng)用集成。另一條道路就是繼續(xù)通過器件的尺寸微縮，來提升集成電路的密度，因為傳統(tǒng)的材料很難突破自身的極限，我們有可能通過對新材料、新結(jié)構(gòu)和新原理器件的研發(fā)來進一步推動集成電路的發(fā)展。

一個重要的思路就是研究世界上最薄的材料，也就是厚度只有幾個原子的層狀材料，或者叫做二維材料。石墨烯是大家最熟悉的一種二維材料，對石墨烯最初的研究動機就是希望實現(xiàn)它的晶體管應(yīng)用?？上б獙崿F(xiàn)這樣的應(yīng)用，石墨烯受限于一個天生的缺陷，就是它不是一個半導(dǎo)體。所以人們又繼續(xù)尋找更有潛力的半導(dǎo)體型的二維材料，比如說硫化鉬、黑磷等等。此外，人們還發(fā)現(xiàn)二維材料可以在原子尺度進行樂高式的堆疊和集成，有望成為后摩爾時代重要的基礎(chǔ)電子材料。

那么二維材料應(yīng)用的挑戰(zhàn)在哪里？在我看來主要包括這樣幾個方面，例如如何確定合適的材料體系和器件結(jié)構(gòu)，怎樣實現(xiàn)大面積的高質(zhì)量材料合成，實現(xiàn)對材料性質(zhì)的預(yù)測和精確調(diào)控，具備與已有加工工藝的良好兼容性，以及實現(xiàn)大規(guī)模器件性能的均一性與系統(tǒng)的可靠性等等。這些挑戰(zhàn)都需要學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的巨大努力。

目前我們科技上被“卡脖子”的話題越來越多為國人所關(guān)注，其中集成電路就是最受關(guān)注的領(lǐng)域之一。我們集成電路制造工藝落后，自給率非常低。結(jié)合領(lǐng)域未來對戰(zhàn)略性新材料的研究，我有這么幾點思考：

首先，沿著依賴先進工藝制程的器件持續(xù)微縮化的路線，我們一直在追趕，但是要實現(xiàn)超越非常困難。

其次，后摩爾時代新器件將成為各國在集成電路領(lǐng)域競相追逐的戰(zhàn)略制高點，可能對產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生顛覆性影響，性能、功耗、成本等多方面因素將綜合決定最終的技術(shù)節(jié)點。

最后，我國需要從基礎(chǔ)研究出發(fā)，重點研發(fā)新材料、新結(jié)構(gòu)和新原理的存儲、邏輯、存算一體等器件，如果最終能夠?qū)崿F(xiàn)從器件單元到系統(tǒng)層面的技術(shù)突破，將有希望“破局”目前的困境。