当全球半导体产业仍在为获取EUV光刻机焦头烂额时，中国科研团队在6G芯片领域开辟出一条全新路径。沈阳中科院金属研究所孙东明、刘驰课题组联合多家科研机构，成功研制出国际首款实现射频测试的硅-石墨烯-锗势垒晶体管（SGBT），在640GHz理论频段探索中取得突破性进展，相关成果已发表于权威学术期刊。
这项研究颠覆了传统晶体管设计范式。研究人员将单原子层石墨烯作为核心功能层，夹在硅与锗两种半导体材料之间，构建出垂直异质结构。这种三层叠合的"纳米三明治"厚度仅0.34纳米，电子在电场驱动下可垂直穿越石墨烯层，实现亚纳米级快速传输。实验数据显示，该器件本征截止频率达132GHz，电流增益指标突破1.8×10⁷，创下同类器件新纪录。
石墨烯材料的应用策略成为关键创新点。自2004年发现以来，这种由碳原子组成的二维材料虽具备超高载流子迁移率，但缺乏天然带隙导致的漏电问题，使其难以替代硅基材料。研究团队另辟蹊径，利用石墨烯与硅、锗接触形成的肖特基势垒，结合其量子电容特性实现电流调控。这种设计既规避了石墨烯的固有缺陷，又充分发挥其原子级薄层的优势，为高频器件开发提供新思路。
在制造工艺层面，该技术展现出显著差异化优势。传统硅基芯片依赖光刻机实现纳米级线宽，而SGBT器件的性能极限取决于材料层的平整度与均匀性。研究团队通过化学气相沉积技术，在锗衬底上成功制备出晶圆级单晶石墨烯，配合分子束外延设备完成硅膜精准堆叠。这套工艺路线使用的设备成本远低于EUV光刻系统，且国内已具备较高自主化水平。
射频芯片领域的特性需求为这项技术提供应用场景。与追求数十亿晶体管集成度的逻辑芯片不同，功率放大器等射频器件更注重单个晶体管的高频性能。在5G向6G演进过程中，太赫兹频段（0.1-10THz）成为关键技术方向，而传统硅基器件在100GHz以上频段已显疲态。仿真分析表明，通过优化掺杂浓度和寄生参数，SGBT器件的理论工作频率有望突破1THz，恰好覆盖6G通信、深空探测等战略领域的需求频段。
实验室成果向产业转化仍面临多重挑战。晶圆级石墨烯的均匀生长、器件良率控制、三维封装工艺等环节需要持续突破。特别是石墨烯层的质量直接影响器件性能，目前业内尚未完全解决大面积制备中的晶界缺陷问题。但研究团队已构建起从材料合成到器件测试的完整技术链条，为后续工程化开发奠定基础。
这项突破折射出中国半导体产业的战略转型。当国际环境对先进光刻设备形成制约时，科研人员通过材料创新与架构重构开辟新赛道。垂直堆叠技术不仅降低了对光刻精度的依赖，更可能催生新型器件标准。随着6G商用窗口期临近，这种"换道超车"的探索，正在改写高频芯片领域的技术竞争格局。
