【主持人郭桐兴】 下面我想向您请教的就是怎么解决将要出现的微电子技术的物理极限问题？
【王占国】 当硅微电子技术的特征尺寸达到100纳米以下的时候，就会出现上述的问题。当然在上述问题没有得到彻底解决之前, 可以说采取一些改良的办法，比如我刚才讲了氧化物绝缘层的击穿和漏电问题。在栅电容不变的情况下，只要改用介电常数大的介质，厚度就会增加。即用新的介电材料来代替SiO2，就可以避免由于量子隧穿导致的漏电问题。又如器件尺寸减小后带来的短沟效应，可以通过将原来的单栅改为多栅来解决。
【主持人郭桐兴】 您能介绍一下单栅和多栅是什么概念？
【王占国】 我刚才讲了，例如我们可以用三个栅极代替单栅，从多个方向（正面和两个侧面）来控制沟道，就可以解决短沟效应。这种办法虽不能从根本上解决问题，但也是一种改良的办法。
【主持人郭桐兴】 您能否具体介绍一些别的“改良”技术吗？
【王占国】 刚才我讲了，可以通过采用新的介电物质来克服漏电问题，采用多栅解决短沟问题，从而提高器件和电路性能；此外，还有一些别的办法来提高器件性能，如果我们把硅CMOS 器件的源或漏电极集成一个共振隧穿器件，在不增加功耗和器件尺寸情况下，就可以把器件的逻辑功能提高上百倍千倍！这种混合集成的办法虽不能彻底克服硅微电子技术遇到的挑战，但也不失为一个过渡的办法，可以用于延长摩尔定律的寿命。
硅基混合光电集成是另一个可能的重要“替代”技术。硅是很好的微电子材料，但它是间接带隙，发光效率低，不能用做发光器件，自身难以实现光电集成。于是人们想到，可以把硅材料和其他的发光材料联系起来，如与以GaAs和InP 为代表的Ⅲ-Ⅴ族材料结合起来，就可以发挥两者优势，实现光电集成，大幅度提高芯片的功能。
【主持人郭桐兴】 您刚才说的光纤通信就是这种技术吗？
【王占国】 光纤通信不是这种技术，它是由半导体激光发射模块和探测器以及光纤等来实现的。我的意思是说，把发光性能好的Ⅲ-Ⅴ族材料键合或生长在硅片上，直接进行光电集成的技术。
【主持人郭桐兴】 您说的这个技术在我们生活中是否已经得到应用？
【王占国】 目前尚处在实验室的研发阶段。去年美国的英特尔公司将采用InP发光材料做成25个发光器件键合在硅片上，并与25个硅调制器和偶合器相连结，然后用一根光纤输出，大大提高了信息的传输速度和信息量。如果这种技术能很快转化成商品，它的价格再降下来了，就可以用在很多的地方。
【主持人郭桐兴】 能用在什么地方？
【王占国】 像这样能高速传输海量信息的芯片，可以广泛地用在PC 机、大型服务器等方面。
另外一种技术就是应变硅，CMOS器件的沟道采用应变硅，可以在成本增加不多的情况下，大大地提高芯片的运算速度。这可以通过在硅上面外延生长一层锗硅来实现。因为锗硅的晶格常数比硅大，两者结合在一起时，硅受到张应力，而锗硅层则受到压应力，压应力和张应力能改变硅材料的能带结构，可分别使电子和空穴的有效质量减小，迁移率得到提高，从而提高芯片的运算速度。这也是一种“改良”的办法，虽不能彻底解决摩尔定律遇到的一些困难，但还是能够提高芯片的性能，故也是一种有应用前景的技术。
【主持人郭桐兴】 通过这种方法可以延续和推迟摩尔定律极限的出现？
【王占国】 摩尔定律遇到了困难以后，人们未必就能在一个很短的时间内发展一个工作原理完全不同的、崭新的技术，这种基于新原理的技术也许需要走很长一段路，在这中间会存在一个过渡期，为了满足人们的需求，采取上述种种的所谓“改良”办法也是很有意义的。这里说的延长摩尔定律的寿命，或延缓微电子技术物理极限的出现就是在这个意义上说的。
【主持人郭桐兴】 对，比如您原来谈到的2022年集成电路的特征尺寸达到10纳米时，是不是达到硅微电子技术的物理极限了呢？
【王占国】 按照目前的半导体工业协会的路标，10纳米就是一个极限尺寸，硅的这个尺寸虽然还不会出现量子效应，但在工艺技术上则很难实现了。如果硅的尺寸达到几个纳米时，那么纳米电子学的工作原理就与现在集成电路的工作原理完全不同了，这是人们现在努力的方向之一，但是短时间内是难以实现的。
【主持人郭桐兴】 还是有待于技术的进一步的探索和研究，发展新的技术。紧跟着有一个问题，我们想请您谈谈，有关半导体材料未来的发展趋势，您有什么看法？
【王占国】 从半导体材料的发展历史来看，首先研制成功的是单晶锗，硅在其后，开始时它们的直径都很小，但发展很快，现在直拉硅单晶的直径已达8英寸、12英寸，18英寸的硅单晶在实验室业已研制成功，一个晶体可能有几百公斤重，需要起重机来搬运。然后由于需要，发展了外延技术。比如说集成电路用的硅片到8英寸以后，刚才我讲的随着集成度的提高，器件的尺寸减小了；这时候原来的直拉单晶硅就不好用了，因为直拉硅单晶是从石英坩埚里拉制的，硅晶体里面包含过饱和的氧，热处理导致氧沉淀会产生很多的缺陷，影响电路成品率。为此，人们发展了外延技术，在硅上外延生长的硅薄层具有纯度高、晶体完整性好的特点，是目前硅材料技术发展的主流方向之一。
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