近年來，隨著半導體技術與產業的快速發展，為了打破元件物理尺度微縮上的限制並持續遵循摩爾定律(Moore’s law)發展軌跡，單晶片三維積體電路(Monolithic Three-dimensional Integrated Circuits, M3D-ICs)的概念被提出，所謂M3D-IC技術是指電晶體的佈局結構將朝向多層級垂直堆疊邁進，在有限的面積下大幅提高電晶體元件數量的密度，並在未來有望能實現超越摩爾定律(More than Moore’s)之目標，以打造更快速且低成本的小型晶片，為進一步的製程微縮帶來希望。

陽明交大光電工程系劉柏村講座教授團隊執行國科會推動的「A世代前瞻半導體專案計畫」，與玉山學者郭育教授(美國德州農工大學)進行國際合作研究，結合材料、元件、電路三個不同的面向，開發可應用於單晶片三維積體電路之互補型場效電晶體技術(Complementary Field Effect Transistor, CFET)(如圖一)。研究團隊採用新穎的氧化銦鎢(amorphous indium tungsten oxide, a-IWO)半導體材料，能在通道只有約幾層原子的厚度下展現優異的電流表現特性，並使邏輯電路成功達到高電壓增益(High Voltage Gain)、皮瓦特(Pico-watt)的極低靜態功耗以及卓越且對稱的雜訊邊限(High Nosie Margin)等高效特性。

研究團隊用新穎的半導體材料及創新技術，克服了單晶片三維積體電路技術的技術挑戰，這項研究成果特性可媲美目前半導體工業所使用的矽基元件，達到更優越的電性效能。

本項國際合作的研發成果具有下世代埃米級(Angstrom)積體電路技術應用的極高價值，實現超高電晶體密度之異質晶片材料整合技術，並能在較低的功率損耗下發揮高效能電晶體元件特性。將是接續「摩爾定律」之後，下一個引領半導體技術發展方向的重要指標。此研發成果也已獲國際知名學術期刊《尖端科學(Advanced Science)》刊登(p. 2205481, Jan. 2023. Impact Factor: 17.52, FWCI: 3.32)。