比利时微电子研究中心 imec 联合 ASML 与台积电，在2026年 IEEE/JSAP 超大规模集成电路（VLSI）技术与电路研讨会上发表一项二维材料晶体管整合成果：三方首次在300mm（12英寸）晶圆平台上，以极紫外光刻（EUV）实现接触栅极间距（CPP）为50nm的二维材料n型与p型场效晶体管（FET），显示2D过渡金属二硫族化物（TMD）从实验室器件向晶圆厂整合验证迈出关键一步。
此次成果的重点不只是单个器件性能，而是建立一条更接近产业化的整合路线。imec披露，团队采用近似CMOS的整合方法，在同一片300mm晶圆上集成以MoS2为通道的nFET，以及以WS2或WSe2为通道的pFET；在操作晶体管比例达到94%的同时，器件取得良好的电流-电压特性。对先进逻辑而言，这意味着二维通道材料不再只是小尺寸实验样品，而开始进入可被设备、材料、光刻和代工体系共同评估的工艺平台。
关键进展一览
50nm CPP背后的工艺含义
在逻辑晶体管微缩中，CPP由栅长与源/漏接触长度共同决定，是衡量标准单元密度的重要指标之一。二维TMD材料具有原子级超薄通道，可在极短通道下维持较好的静电控制，但过去TMD晶体管往往需要较大的接触面积来降低接触电阻，导致器件难以进一步缩小。
本次imec、ASML与台积电展示的路线，将EUV单次图形化能力与新的“反向”薄膜晶体管（TFT）制程结合：团队先在晶圆上预先形成填钨沟槽作为底部接触，再将TMD通道材料转移到已图形化的接触结构上，并沉积重叠式栅极。这样既有助于压缩接触区尺寸，也能保持nFET和pFET的电学表现，是2D材料器件从“单点性能展示”转向“整合能力展示”的关键变化。
为什么是2D TMD材料
随着FinFET向环绕栅极（GAA）纳米片晶体管演进，业界继续依靠架构创新延续晶体管密度与能效提升。但在更远期的互补FET（CFET）及CMOS 2.0路线中，硅通道仍会面临短沟道效应、漏电与功耗约束。TMD材料如MoS2、WS2和WSe2，因通道极薄、栅控能力强，被认为是延展逻辑微缩路线图的重要候选。
从应用位置看，二维材料并不一定会立刻取代前道最先进逻辑中的硅通道。imec此前提出的技术路线更强调分阶段导入：先在后段制程（BEOL）、晶圆背面或功率开关等相对低性能但空间和热预算受限的场景中验证，再逐步积累材料沉积、接触形成、栅堆叠、可靠性和变异控制经验，最终服务于更复杂的CFET或系统级异构整合。
三方合作的产业分工
这项成果也反映先进制程研发正在从单一企业能力竞争，走向跨生态系统协作。imec提供300mm研发平台和器件整合路线，ASML提供EUV光刻能力并验证更小尺寸图形化窗口，台积电则以代工制造视角参与新通道材料从实验室到晶圆厂的风险降低。
台积电技术长曹敏在imec公告中强调，该合作的重点在于降低新通道材料导入先进制造流程的技术风险，并加速实验室成果向制造体系整合。ASML欧洲技术开发中心总监Etienne De Poortere则指出，EUV更高分辨率使团队能够制作通道长度短至28nm、且间距与先进晶体管节点兼容的TMD晶体管。这说明二维材料发展已不只是材料科学议题，也与EUV、代工设计规则、晶圆级良率和制造生态高度绑定。
产业深层意义：后硅时代的提前卡位
从产业角度看，2D TMD晶体管尚未进入量产倒计时。它仍需解决三类核心问题：第一，大面积材料生长或转移必须满足300mm晶圆均匀性；第二，源/漏低电阻接触、阈值电压调控和p型器件性能仍是关键瓶颈；第三，可靠性、变异性、热预算和缺陷密度必须达到工业级要求。
但这次进展的重要性在于，它把二维材料晶体管推入了更接近产线验证的框架。先进逻辑制造未来将同时依赖GAA、CFET、背面供电、3D互连和新通道材料。对台积电而言，参与TMD工艺平台有助于提前掌握后硅通道材料的设计规则与制造窗口；对ASML而言，这是验证EUV继续支撑后硅材料图形化的样板；对imec而言，则是强化其作为全球先进半导体前沿研发中枢的角色。
在AI和高性能计算推动晶体管能效持续承压的背景下，材料层面的突破不一定会马上转化为商业节点，却可能决定2030年代先进逻辑的技术选择。此次imec、ASML与台积电的联合成果，正是围绕“硅之后还能靠什么继续微缩”这一长期命题作出的产业级回应。
参考资料：imec官方新闻稿《ASML, TSMC and imec bring industry-ready 2D-material transistors closer with breakthrough 300mm integration》
imec《Introducing 2D-material based devices in the logic scaling roadmap》
imec 2026 IEEE/JSAP Symposium on VLSI Technology and Circuits 议程信息
