当全球半导体产业仍在为纳米级制程的极限突破激烈博弈之际，中国基础科研领域再度释放震撼性信号。
1月15日，中国科学技术大学正式对外公布一项具有范式变革意义的原创成果，该研究已获国际顶尖学术期刊《Nature》在线发表，引发全球材料科学与微电子学界高度关注，中国“芯”力量再次站上世界科技聚光灯下。
长期追踪芯片技术演进的小李清楚地意识到：传统制造极度仰赖高精度光刻装备与超净环境，而中科大此次提出的全新路径，彻底重构了人们对芯片构建逻辑的理解——芯片不再依赖外部精密雕琢，而是依托晶体本征动力学实现“原位自构型生长”。
这项听起来近乎未来主义的技术，其底层机制究竟如何运作？它又是否真能为中国半导体突围提供一条绕开设备封锁、直抵物理本质的跃迁通道？
传统芯片制造的困境
数十年来，芯片工业持续向更小线宽、更高集成度方向狂奔，各大头部厂商在7纳米、5纳米乃至3纳米节点反复拉锯，却极少有人质疑这条路径本身的可持续性与普适边界。
传统芯片加工过程酷似微观尺度上的顶级玉雕，必须借助极紫外光刻系统，在硅基晶圆表面进行数十道严苛的曝光、显影、刻蚀与沉积工序，方能构筑出百亿级晶体管互联网络。这一流程不仅严重依赖天价进口设备，对衬底材料的热稳定性、机械强度及化学惰性亦提出近乎苛刻的要求。
在众多新兴候选材料中，二维卤化物钙钛矿因其卓越的载流子迁移率、可调带隙与强光-电耦合特性，被视为下一代光电融合芯片的理想载体。然而其“柔性晶格”结构如同初春薄冰，力学模量不足传统半导体的十分之一，极易在常规加工中发生层间滑移、晶格畸变甚至不可逆坍塌。
传统光刻所伴随的高强度紫外辐照、等离子体轰击及强酸强碱腐蚀，无异于用铁锤敲打豆腐，稍有偏差即导致晶体完整性崩解，器件光电性能断崖式下滑。
全球科研团队围绕该难题攻关逾十年，始终困于非此即彼的困局：若追求图案保真度，则必然牺牲材料原始性能；若坚守材料本征优势，则难以获得亚微米级结构精度。二者长期无法兼得，形成一道横亘在基础研究与工程转化之间的无形壁垒。
正因如此，这类兼具理论价值与应用潜力的先进材料，多年来仅停留于实验室报告与论文图表之中，迟迟未能迈入实用化器件行列。
小李敏锐指出，这种以刚克柔、以硬压软的加工哲学，本质上与低维软晶格材料的物理禀赋背道而驰。要真正破局，必须从底层逻辑出发，重新定义“制造”的内涵。
中科大张树辰特任教授领衔的青年团队，正是锚定这一认知拐点，开辟出一条“顺材之性、借势而为”的颠覆性技术路线。
让晶体学会“自我重塑”
区别于传统工艺对材料施加外源性干预，中科大团队的核心突破在于：将晶体自身演化规律转化为可控加工驱动力，从而实现“材料即工具、生长即制造”的全新范式——这正是“芯片自我生长”概念的科学内核。
研究团队通过原位应力表征发现，二维钙钛矿单晶在定向结晶过程中会自发累积各向异性内应力，此前学界普遍将其视为影响长期服役可靠性的负面因素。而该团队创造性地将此类“隐性缺陷”转译为精准结构调控的“内置指令集”。
他们构建了一套精密调控的配体-溶剂协同微环境体系，犹如为晶体发育铺设一条智能导航轨道，可在特定晶面选择性激活局部应力释放通道，诱导晶体在预设区域发生原子级可控的“自主解离”，最终自组织生成边缘锐利、尺寸均一的方形纳米孔阵列。
整个过程规避了任何剧烈物理冲击或强腐蚀性试剂介入，在零损伤前提下完成亚10纳米级结构成型，一举攻克软晶格材料微纳加工的世界性难题。
孔洞构筑仅是起点，团队进一步融合毫秒级脉冲外延再生技术，将多种功能化半导体组分按需嵌入孔隙内部，最终在同一基底上构筑出晶格取向一致、界面共格无应变、成分空间有序分布的“类马赛克”异质集成结构。
这并非传统意义上的异质外延拼接，而是晶体在统一晶格框架内完成的多相协同自组装，恰如生命体依据遗传编码完成器官分化与形态建成。
小李评价道，该技术最富启发性的智慧，在于彻底扭转了人与材料的关系定位——人类不再是居高临下的改造者，而是顺势而为的引导者；材料也不再是被动承受加工的对象，而是主动参与结构进化的主体。这种主客体关系的重构，不仅大幅压缩工艺链长度，更完整保留了材料本征量子限域效应与激子行为，有望催生一批前所未有的高性能原型器件。
解锁多元应用新可能
这项“应力导向自刻蚀”技术的战略价值，远超单一论文的学术影响，其真正意义在于为后摩尔时代微纳光电器件设计提供了可扩展、可编程、可复现的新方法论平台。
正如张树辰教授在论文附注中强调：“未来我们或可在百纳米厚的单层薄膜上，直接‘培育’出百万级高密度像素阵列，每个像素均可独立调控发光波长与强度。”这对下一代Micro-LED显示、近眼显示及量子点激光器而言，意味着一次底层架构级别的升级。
当前高端显示面板受限于巨量转移良率与红光量子点稳定性，像素密度与能效比遭遇物理瓶颈。而基于自生长机制形成的像素单元，具备天然的尺寸一致性、界面洁净度与热管理优势，不仅能将PPI（每英寸像素数）推向新高度，还可降低驱动功耗达40%以上，同时省去复杂掩膜版与真空镀膜环节，显著优化产线投资与运营成本，为智能手机、AR眼镜及车载HUD等终端产品迭代注入核心动能。
尤为关键的是，该技术采用全溶液法工艺路径，摆脱对ASML EUV光刻机等战略装备的依赖，单次处理周期压缩至分钟量级，即可实现原子级平整度的图形化，综合效率较传统光刻提升两个数量级以上。
其应用疆域亦远不止于显示领域，在高效光伏转换、高速光通信探测、柔性传感及片上集成光源等方向均展现出强大适配性。
借助该技术精准构筑的低维异质结，可最大化抑制界面态复合、增强光生载流子分离效率，并调控激子扩散长度，为研制高开路电压、高填充因子的新型钙钛矿/二维材料叠层电池提供全新技术支点，加速清洁能源器件的商业化落地进程。
多位国际权威审稿专家在评审意见中明确表示：“该工作首次系统揭示了软晶格材料内应力的可编程性，并将其成功转化为高精度微纳制造的新范式，为整个低维半导体加工领域树立了重要里程碑。”
小李特别强调，这项完全由中国科学家自主构思、独立验证、全程主导的技术突破，标志着我国在低维材料微纳加工这一关键交叉领域，实现了从技术引进、消化吸收到标准制定、范式输出的历史性跨越，实质性削弱了欧美在该细分赛道的规则主导权。
当然，从原理验证到产线兼容仍需跨越若干工程鸿沟，包括材料在湿热循环工况下的长效稳定性验证、晶圆级均匀性控制、以及与现有CMOS后端工艺的兼容集成等现实课题，尚待产学研协同攻坚。
但这些阶段性挑战丝毫不能掩盖其深远的战略价值——它昭示着中国科研已具备定义技术方向、开辟全新赛道的能力，正在为全球半导体演进图谱增添不可替代的东方坐标。
结语
中科大此次发布的“芯片自我生长”技术，不仅是一次材料加工方法论的革命，更是中国基础研究厚积薄发、系统突破的集中体现，为全球半导体发展贡献了兼具科学深度与工程温度的中国方案。
它勇敢挣脱传统光刻路径依赖，以“应力为笔、晶体为纸、溶液为墨”的创新逻辑，破解了软材料微纳制造这一长期悬而未决的行业顽疾，使中国在下一代光电融合芯片竞争中握有一张极具辨识度的技术王牌。
该技术所辐射的显示革新、能源升级与传感智能化等多重维度，将持续赋能下游产业升级，同步强化我国在高端半导体装备、核心材料与先进工艺三大领域的自主保障能力。
随着中试验证与产业对接工作的深入推进，这项源自中国实验室的原创黑科技，必将加速完成从纸面构想到产线实装的关键跃迁，书写新时代中国科技自立自强的壮阔篇章，向世界清晰传递一个信号：中国科研，既有仰望星空的想象力，更有脚踏实地的执行力。
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