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比利時imec微電子研究中心近日在美國舉行的IEEE IEDM 2024國際電子器件會議上，展示了基于NbTiN（氮化鈦鈮）超導材料的三類超導數(shù)字電源關鍵模塊：互聯(lián)（電線和通孔）、約瑟夫森結(jié)和MIM電容器。這些技術(shù)不僅具有可擴展性，還與標準300mm CMOS制造技術(shù)兼容，能夠承受傳統(tǒng)BEOL后端工藝中的420℃加工溫度。

imec表示，其第一代超導數(shù)字電路在能效上較基于常規(guī)7nm CMOS的系統(tǒng)提高了100倍，性能提升了10~100倍。這一突破性進展為未來電子器件的發(fā)展提供了新的可能性。

在具體參數(shù)表現(xiàn)上，imec的NbTiN超導互聯(lián)采用半大馬士革集成工藝構(gòu)建雙金屬級方案，實現(xiàn)了低至50nm的導線和通孔臨界尺寸，擁有高于13K的臨界溫度和大于120 mA/μm2的臨界電流密度。約瑟夫森結(jié)部分則通過夾在兩個超導NbTiN層之間的aSi非晶態(tài)硅實現(xiàn)了大于2.5 mA/μm2的臨界電流密度。此外，imec還展示了使用NbTiN電極、基于HZO（Hf?.?Zr?.?O?）材料的可調(diào)諧電容器，該電容器具有約8 fF/μm2的高電容密度。

這些技術(shù)的成功展示，標志著超導材料在數(shù)字電源領域的應用邁出了重要一步，未來有望在高效能電子設備中發(fā)揮重要作用。