經過多年研究攻關，我國科學家成功研發出一種人造藍寶石作為絕緣介質的晶圓，為開發低功耗晶片提供了重要的技術支撐。這項成果8月7日在國際學術期刊《自然》發表。

隨著電子設備不斷小型化和性能要求的提升，晶片中的電晶體數量持續增加，尺寸日益縮小，同時也帶來了新的技術挑戰，尤其是在介質材料方面。電子晶片中的介質材料主要起到絕緣的作用，但當傳統的介質材料厚度減小到奈米級時，其絕緣性能會顯著下降，導致電流洩漏。這不僅增加了晶片的能耗，也導致熱量上升，影響了設備的穩定性和使用壽命。為了解決這個難題，科學研究團隊開發了一種創新的金屬插層氧化技術。

中國科學院上海微系統與資訊科技研究所研究員狄增峰介紹，以前的介質材料主要是用非晶的材料來做，我們這次發明主要是發明了晶體的介質材料，透過插層氧化的技術對單晶鋁進行氧化，實現了單晶氧化鋁作為介質材料，它在1奈米下能夠實現非常低的洩漏電流。

中國科學院上海微系統與資訊科技研究所研究員田子傲介紹，這個氧化鋁它就是藍寶石，它雖然是人工合成的，但是它的晶體結構，它的介電特性，它的絕緣特性都是跟我們現實生活中的寶石的表現是一樣的。這個就是我們最典型的一個裝置結構，下面是鍺的半導體材料，中間是介質，上面是金屬，這是中間薄薄的一層，大概只有2個奈米，它就是我們人工合成的藍寶石，可以看到它的它這個介面是非常清晰的，非常光滑的介面也有助於它限制漏電流的產生。

據介紹，透過採用這種新型材料，科學研究團隊目前已成功製備出低功耗晶片元件，續航力和運作效率大幅提升。這項成果不僅對智慧型手機的電池續航力具有重要意義，也為人工智慧、物聯網等領域的低功耗晶片發展提供了有力支援。