我们提出了一个焦点问题，关于研究界如何不断突破二维晶体管的设备性能边界，并探讨这些设备在未来计算领域发挥的关键作用。

　　在 6 月于马里兰州学院公园举行的2024 年设备研究会议上，会议重点强调了半导体技术在推动人工智能 (AI) 广泛应用方面的关键作用。凭借大规模并行处理和专用加速器龙8long8，图形处理单元 (GPU) 和张量处理单元 (TPU) 已成为数据处理和机器学习的主力，为尖端应用提供动力。然而，一个迫在眉睫的重大挑战是如何突破硅片对晶体管缩放和功耗的限制，以维持 AI 硬件性能的快速提升。答案在于重新思考设备架构和探索替代材料。其中，二维 (2D) 材料已显示出突破半导体器件性能和功能界限的巨大潜力。我们期刊上发表的许多 2D 材料研究都反映了这一上升趋势，在本期中，我们将介绍一个焦点，重点介绍 2D 半导体的进展，利用纳米级洞察力来设计新型设备、提高性能并实现集成系统。

　　在一篇分析文章中，Yu-Cheng Lu 等人利用计算机辅助设计技术比较了不同技术节点（从 16 nm 到 1 nm）的 2D 和 Si 静态随机存取存储器 (SRAM) 电路。随着节点变小，2D SRAM 在稳定性、运行速度和能效方面均优于硅 SRAM。

　　利用类似硅的制造技术来扩展高质量二维材料仍然是充分利用其卓越半导体性能的关键挑战。尽管已发表了大量配方和方法，但缺乏实际操作和车间专业知识阻碍了持续的高质量材料合成。刘灿等人在他们的评论中讨论了平面单晶单层的外延生长和平面外同质结构的制造。通过分析成核和取向控制以及各种外延生长技术的缺陷水平，他们讨论了持续生产高质量二维材料的最佳实践。

　　在另一篇评论中，Ki Seok Kim 等人展示了一种理想化的二维晶体管，重点关注通道材料、金属触点和栅极电介质，并分享了他们关于如何弥合学术研究与工业需求之间的差距以加速采用基于二维半导体的晶体管进行单片三维集成的观点。

　　Focus 还介绍了推进 2D 晶体管性能极限的主要研究。Kui Meng 等人在其文章中报告了晶圆级热蒸发超离子稀土金属氟化物薄膜，该薄膜具有超薄等效氧化物厚度，可作为 MoS 2和 WSe 2晶体管中的电介质。与静电门控不同，这些电双层门控晶体管使用离子在晶体管通道中感应电荷龙8long8。正如 Tibor Grasser 等人在一篇新闻与观点文章中强调的那样，这种解决方案可能对不需要高操作频率的应用有效，例如神经形态或随机计算。

　　Heonsu Ahn 等人在一篇文章中举例说明了栅极电极的进一步尺寸缩小。他们制造了具有 0.4 纳米宽度栅极电极的镜像孪生边界网络，以将耗尽沟道长度缩小到 3.9 纳米。之前成功实现原子级短栅极晶体管使用的是碳纳米管或石墨烯边缘。Wouter Jolie 等人在一篇随附的新闻与观点文章中介绍了这种方法，该方法通过使用相同的 2D 材料进行布线和用作有源半导体来简化制造过程。

　　与 2D 晶体管形成电接触需要克服与传统半导体形成欧姆接触时常见的挑战，如肖特基势垒和费米能级钉扎。Jordan Pack 等人在其文章中提出了一种新型电荷转移接触来缓解这些问题，在低温下获得了单层 WSe2创纪录的高迁移率（80,000cm2 V–1s–1 ）。

　　人们在从单个设备向系统级转移方面也投入了大量精力。Rahul Pendurthi 等人在其文章中介绍了一种在 2D 材料上构建互补金属氧化物半导体器件的后端兼容方法。龙8客户端登录

　　2022年，美国政府通过了影响深远的《芯片与科学法案》，以支持半导体研究和制造。与此同时，亚洲和欧洲各国政府也在推出各自的《芯片与科学法案》，为半导体研发和制造提供大量补贴。正如克里斯·米勒在《纽约时报》畅销书《芯片战争》中所阐述的那样，技术和地缘越来越紧密地交织在一起。争夺技术主导地位的斗争有可能使科学家之间的知识交流和技术转移变得越来越具有挑战性。

　　作为一本具有全球影响力的期刊，我们重视通过此焦点实现知识共享的自由流动，并将继续关注实验室采取的每一步如何与行业需求保持一致。作为一本期刊，我们的职责是提供一个精心策划的平台，供人们公开分享想法、方法和突破，超越这些地缘分歧，倡导半导体技术的进步仍然是一项全球合作的努力。