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中国科学院上海微系统与信息技术研究所开发出面向二维集成电路的单晶氧化铝栅介质材料，这种材料具有卓越的绝缘性能，即使在厚度仅为1 纳米时，也能有效阻止电流泄漏。2024 年8 月7 日，相关成果以《面向顶栅结构二维晶体管的单晶金属氧化物栅介质材料》（Single-crystalline metal-oxide dielectrics for top-gate 2D transistors）为题，发表于国际学术期刊《自然》。
传统芯片栅介质材料厚度到纳米级别后，绝缘性能下降。
二维集成电路是一种新型芯片，用厚度仅为1 个或几个原子层的二维半导体材料构建，有望突破传统芯片的物理极限。但由于缺少与之匹配的高质量栅介质材料，其实际性能与理论相比尚存较大差异。传统的栅介质材料在厚度减小到纳米级别时，绝缘性能会下降，进而导致电流泄漏，增加芯片的能耗和发热量。
上海微系统与信息技术研究所的“原位层氧化技术”改变栅介质。
原位插层氧化技术的核心在于精准控制氧原子一层一层有序嵌入金属元素的晶格中。
第一步以锗基石墨烯晶圆作为预沉积衬底生长单晶金属铝，利用石墨烯与单晶金属铝之间较弱的范德华作用力，实现4 英寸单晶金属铝晶圆无损剥离，剥离后单晶金属铝表面呈现无缺陷的原子级平整。
第二步在极低的氧气氛围下，氧原子逐层嵌入单晶金属铝表面的晶格中，最终得到稳定、化学计量比准确、原子级厚度均匀的氧化铝薄膜晶圆。
国内半导体产业有望实现弯道超车。
与非晶材料相比，单晶氧化铝栅介质材料在结构和电子性能上具有明显优势，态密度降低两个数量级，较传统界面有了显著改善。
此次开拓性研制出单晶氧化物作为二维晶体管的栅介质材料并成功实现二维低功耗芯片，有望启发集成电路产业界发展新一代栅介质材料，从而突破国际上对我国半导体技术的制裁。
投资建议：新型芯片栅介质使用的是单晶氧化铝材料，未来随着该新型芯片技术成熟应用并大规模出货，会带来对氧化铝材料的大量需求，推荐关注氧化铝产业链公司。新型芯片栅介质氧化铝的使用，有望为晶圆厂提供突破先进制程的工艺瓶颈，我们也推荐关注晶圆厂。
风险提示：从早期技术发明到应用落地耗时较长、技术无法大规模应用到芯片、导致题材概念股无法持续。
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