隨著集成電路（IC）技術的不斷進步，傳統(tǒng)的晶片制造方式面臨著電晶體密度和性能的瓶頸。為了應對這一挑戰(zhàn)，晶片制造商開始尋求“向上發(fā)展”的方案，即通過堆疊電晶體與其他半導體元件，以提高計算能力。類似于將平房改建成摩天大樓，堆疊晶片的方式本應為半導體領域開辟新天地，但這項技術也遇到了一些制約。

傳統(tǒng)的晶片堆疊技術通常需要每一層都依賴基板支撐，這一做法導致了電信號傳輸?shù)难舆t，制約了堆疊晶片的效率。為了突破這一限制，麻省理工學院（MIT）的一支研究團隊在最新的研究中提出了一項全新的3D晶片堆疊方法，有望改變現(xiàn)有的制造流程。

根據(jù)MIT工程師在《自然》期刊上發(fā)布的最新研究，這項新技術通過一種創(chuàng)新的方式，成功地實現(xiàn)在沒有硅基板的情況下，交替堆疊高質量的半導體材料層。具體來說，研究團隊利用冶金學原理，通過在較低溫度下生長單晶2D過渡金屬二硫屬化物（TMD）層，成功地繞過了傳統(tǒng)堆疊技術中的溫度限制。

過渡金屬二硫屬化物（TMD）材料被認為是硅的潛在替代品，其優(yōu)越的電子性能使得它們成為小型化和高效能電晶體的理想材料。MIT團隊的突破性進展使得這些材料可以在低至攝氏380度的溫度下生長，這大大降低了傳統(tǒng)方法中所需的高溫工藝，從而避免了對底層電路的潛在損害。

此外，研究團隊通過這種新方法成功制作了多層晶片，將兩種不同的TMD材料交替堆疊。二硫化鉬（MoS2）用于n型電晶體，而二硒化鎢（WS2）則用于p型電晶體。這種方法不僅突破了以硅為中介層的傳統(tǒng)堆疊方式，還大大提升了堆疊晶片的傳輸效率和性能。

這一技術突破為未來的人工智慧硬體設計提供了巨大的潛力。MIT的研究團隊預測，采用這種新型3D晶片堆疊技術，可以顯著提升包括穿戴式設備、筆記本電腦等在內的電子產品的運算能力，并且能夠處理更大規(guī)模的數(shù)據(jù)，接近甚至超越當前超級計算機的性能。這對于加速人工智慧、機器學習和數(shù)據(jù)中心的發(fā)展具有重要意義。

MIT機械工程副教授金智煥（Jeehwan Kim）表示：“這項突破為半導體產業(yè)開辟了巨大的潛力。我們可以在沒有傳統(tǒng)限制的情況下堆疊晶片，這有望將人工智慧、邏輯運算與記憶體應用的計算能力提升幾個數(shù)量級。”

這項研究不僅為未來的半導體制造技術提供了新的方向，也標志著一個可能改變計算機硬體設計和人工智慧應用的重大突破。隨著這項技術的不斷發(fā)展，未來的計算設備可能會變得更加小型化、高效能，甚至具備與當今超級計算機相媲美的能力。

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