近日,我国半导体领域迎来重磅技术突破!中国科学院金属研究所孙东明、刘驰科研团队联合多家科研单位,成功研制出国际首款可实现射频测试的硅-石墨烯-锗势垒晶体管,一举刷新垂直二维基区晶体管截止频率、电流增益两项核心指标的全球纪录,标志着我国在高频半导体器件领域跻身全球领先行列,打破了国际技术壁垒与性能瓶颈。相关重大研究成果已于北京时间2026年6月6日正式发表于国际顶级学术期刊《自然·通讯》,获得全球科研领域高度关注与认可。
晶体管是半导体芯片、通信设备的核心基础元器件,其高频性能直接决定无线通信、高速传感、雷达探测等前沿技术的发展上限。随着6G通信、太赫兹技术、超高速信息处理系统的快速迭代,传统硅基、二维基区晶体管普遍存在界面性能受限、高频增益不足、截止频率偏低等技术难题,长期制约着高频电子器件的性能升级,也是全球半导体领域亟待攻克的核心科学挑战。
针对行业技术痛点,我国科研团队创新突破传统器件架构,自主研发出全新硅-石墨烯-锗势垒晶体管新型器件体系。该创新架构巧妙融合硅、石墨烯、锗三种材料的核心优势,依托全新的电荷调控与传输机制,彻底突破了传统垂直二维基区晶体管的界面瓶颈,实现了高频性能与传输效率的双重跨越式提升。
经权威测试验证,该新型晶体管核心性能参数创下全新世界纪录:本征截止频率达到132GHz,大幅刷新同类器件全球最高纪录,器件工作频率未来有望突破1THz;共射极电流增益高达1.8×10⁷,登顶全球晶体管电流增益峰值。两项核心指标的双重突破,彻底解决了传统高频晶体管“频率与增益难以兼顾”的行业难题,实现了器件高频响应能力与信号放大能力的双向极致优化。
相较于传统商用高频晶体管,此次自研的新型器件具备高频特性优异、信号增益极强、功耗可控、架构创新度高等多重优势。器件摒弃了传统器件的固有缺陷,通过新材料复合体系与全新器件结构,大幅提升了高频信号传输的稳定性与效率,为高频、超高频电子器件的小型化、高性能化发展提供了全新技术路径。同时,该器件兼容现有半导体加工工艺,具备良好的产业化适配性,为后续规模化落地应用奠定了坚实基础。
此次技术突破具备重大的科研价值与产业意义。在前沿科技领域,该新型晶体管可为6G全域通信、太赫兹高速传输、超高精度传感、高端射频雷达、高速集成电路等战略性前沿领域,提供核心元器件支撑,补齐我国高频高端半导体器件的技术短板,牢牢掌握前沿通信技术发展的核心主动权。在产业层面,该成果打破了国外在高端高频晶体管领域的技术垄断,完善了我国二维半导体高频器件的技术体系,推动我国在下一代通信核心硬件领域实现从跟跑到领跑的跨越。
科研团队表示,后续将持续优化器件工艺,进一步提升器件稳定性与集成度,推进技术成果的产业化转化,加快构建自主可控的高频半导体器件产业链,为我国新一代信息技术、数字经济、高端装备制造等领域的高质量发展注入核心动力,持续夯实我国在全球半导体与前沿通信领域的核心竞争力。
此次全球纪录的刷新,再次彰显了我国在基础半导体、前沿电子器件领域的强劲科研实力,是我国深耕关键核心技术自主创新、破解“卡脖子”难题的重要里程碑成果,为全球高频晶体管技术的迭代升级贡献了中国方案与中国力量。