近日，课题组曾龙辉教授联合上海大学科研团队，在下一代半导体核心技术—互补场效应晶体管（CFET）领域取得重要进展。相关综述成果以“From Planar to 3D: The Evolution of Complementary Field-Effect Transistor for Next-Generation Semiconductor Nodes”为题，发表于材料领域国际顶级期刊《Advanced Materials》(IF=26.8)。课题组李亚芳博士后为论文第一作者，曾龙辉教授、上海大学李梦姣教授及李俊教授为共同通讯作者。

金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFETs）是超大规模集成电路技术的基本逻辑单元，持续推动着物联网和人工智能等前沿领域的飞速发展。然而，随着晶体管尺寸不断微缩至物理极限，严重的短沟道效应显著削弱了栅控能力，制约了芯片性能的进一步提升。为了延续摩尔定律，晶体管架构正在经历从“平面缩放”转向“三维集成”的重大转变。其中，CFET技术通过将传统水平排布的N-FET与P-FET单元转换为垂直堆叠模式，从根本上缓解了沟道宽度与标准单元面积之间的矛盾，被业界公认为是超越2 nm节点、支撑3D VLSI布局的重要器件架构。

针对这一前沿架构，本综述系统性地梳理了从平面到3D晶体管器件的发展脉络，重点围绕CFET的主流制造技术、材料体系、高性能设计策略以及电子学应用展开，提出该领域的关键挑战并作出展望。文章首先对单片集成与顺序集成这两类主流的CFET制造路线进行阐述，细致分析了二者在材料选择、热管理及制造成本方面的差异性。随后，介绍了以新型氧化物半导体和二维范德华材料在CFET中的应用潜力，突出了其在低温集成、原子级厚度以及栅控能力增强方面的优势。在此基础上，全面讨论了近年来单片与顺序CFET集成器件的代表性工作，对栅介质层工艺、接触电极、界面/接触策略、沟道长度以及集成前后的性能表现进行详尽地横向对比。围绕沟道工程、栅介质设计、寄生电容抑制以及热管理优化等关键问题，提出了系统性的解决思路。此外，文章总结了CFET在逻辑电路、静态随机存储器和先进计算架构中的应用前景。此项研究强调了CFET技术在延续摩尔定律和推动3D高密度集成领域的核心潜力，为未来超越2 nm节点的先进制程工艺与器件设计，提供了清晰的理论指导与技术路径参考。

该项研究工作得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金以及河南省自然科学基金的共同资助。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73226