1.台积电美国厂生产成本超中国台湾2.4倍
2.清华大学化学系王朝晖团队实现新型碳同素异形体关键片段的合成
3.科研动态丨本实验室阴帅团队与中科院物理所李自翔团队在费米子符号问题研究中取得重要进展
1.台积电美国厂生产成本超中国台湾2.4倍
半导体市场分析咨询机构SemiAnalysis近日发布报告显示，全球最大晶圆代工厂台积电在美国的半导体生产成本较中国台湾地区高出逾两倍，这一差异主要源于劳动力、原材料及设备折旧等成本因素。
根据SemiAnalysis对台积电台南科学园区18厂与美国亚利桑那州21厂的5纳米制程晶圆成本对比分析，中国台湾地区工厂每片晶圆生产成本为6681美元，而美国工厂则高达16123美元，后者成本约为前者的2.4倍。其中，美国工厂的劳动力成本与原材料采购价格均为中国台湾地区的两倍左右，设备折旧费用更是达到中国台湾地区的四倍。成本结构差异直接导致两地毛利率呈现显著分化：中国台湾地区晶圆毛利率达62%，而美国工厂仅8%。若维持当前售价，美国工厂的盈利能力将面临严峻挑战。
这一成本差异对在美国布局的半导体企业同样具有警示意义。三星电子正在得克萨斯州泰勒市建设新厂，SK海力士则于印第安纳州西拉法叶市推进项目。鉴于美国生产成本预计高于韩国本土，企业需重新评估盈利策略。行业人士建议，可通过差异化定价策略提升美国产半导体溢价空间，同时最大化利用政府补贴等政策支持以缓解成本压力。
台积电的案例揭示了地缘政治因素对半导体产业布局的深远影响。尽管美国政府通过《芯片与科学法案》提供520亿美元补贴吸引先进制造回流，但高昂的运营成本仍构成重大挑战。SemiAnalysis分析指出，若企业无法通过技术升级或规模效应抵消成本劣势，美国半导体制造复兴计划可能面临可持续性风险。当前全球半导体产业正经历结构性调整，成本竞争力将成为决定区域制造中心地位的关键因素。
2.清华大学化学系王朝晖团队实现新型碳同素异形体关键片段的合成
清华新闻网1月8日电 近日，清华大学化学系王朝晖教授团队在共轭碳材料领域取得重要突破，首次实现施瓦茨碳P192中关键片段的合成，向新型碳同素异形体的精准创制迈出关键一步。
从金刚石和石墨的发现开始，人们对碳材料的利用有着悠久的历史。近年来，以sp2杂化的碳原子组成的碳同素异形体的发现为物理、化学及材料科学等领域的发展注入了不竭的动力，并催生出碳基量子材料、高性能光电器件、能量存储等前沿性应用。其中，富勒烯和石墨烯的发现更是分别获得1996年的诺贝尔化学奖和2010年的诺贝尔物理学奖。
施瓦茨碳是一类具有三重周期性的三维共轭碳同素异形体，该类结构由铺展在三重周期极小曲面（TPMS）上的sp2杂化碳原子组成，并根据TPMS的对称性分为Primitive型（P）、Gyroid型（G）和Diamond型（D）等多种类型。理论研究表明，这类多孔状的三维共轭碳结构在超级电容器、电池电极材料和气体的分离与储存等方向均具有广阔的应用前景。然而，这种三维共轭的负曲率碳结构却从未被报道。
施瓦茨碳P192作为最具代表性的施瓦茨碳结构，一直以来都是科学家们长期追求的目标，其中由六元环和八元环组成的负曲率区域是其形成三维共轭网络的结构基础。然而，此类负曲率管状结构常常伴随着极高的环张力，其高度扭曲的结构令合成科学家们望而却步。
施瓦茨碳P192及其关键片段结构
王朝晖团队设计合成的半管形片段分子，打破了此类结构难以精准合成的瓶颈。他们从廉价易得的原料出发，通过具有高选择性的偶联反应，简单高效地得到了高度扭曲的双重大环前体，为后续高张力化学键的构建“预制”高张力前体化合物，并通过控制化学键键连次序，首次实现此类高张力结构的构建。这一突破标志着在曲面共轭碳材料合成领域的重大进展，并为后续进一步推进新型碳同素异形体的精准创制打下坚实的化学基础。
研究成果以“Schwarzite P192的半管状芳香片段：两个嵌入八边形的保守结构基序”（Semitubular Aromatic Fragment of Schwarzite P192: A Conserved Structural Motif with Two Embedded Octagons）为题，于近日发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS），并被选为杂志封面。
清华大学化学系2022级博士生王明炜为论文第一作者，化学系教授王朝晖为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金委原创探索计划项目的资助。（清华大学）
3.科研动态丨本实验室阴帅团队与中科院物理所李自翔团队在费米子符号问题研究中取得重要进展
中山大学物理学院、本实验室阴帅副教授团队与中国科学院物理研究所李自翔特聘研究员团队合作，近期在费米子符号问题研究中取得新进展。他们提出一种基于非平衡虚短时量子临界动力学以有效规避费米子符号问题进而准确确定量子多体系统的基态相图与临界性质的新方案(如图1)。依托这一方法，团队首次揭示SU (3)狄拉克费米子Hubbard模型的基态相图及其量子临界性，发现一类非常规的Chiral SU(3)普适类。
图1 通过虚短时量子临界动力学规避符号问题并探测量子临界性
作为量子蒙特卡洛方法的核心障碍，符号问题极大制约了关联量子体系的数值探索。其根源在于费米子的交换反对称特性，使得蒙特卡洛模拟中产生负概率难题，无法实现高效的重要性采样。在传统量子蒙特卡洛对关联体系量子相变的研究中，通常需先通过虚时间演化让系统达到基态，再计算物理量的临界性质，而符号问题会随虚时间演化显著加剧，导致基态难以准确确定。
针对这一困境，研究团队突破 “先确定基态再分析临界性质” 的传统思路，转而聚焦虚时弛豫动力学的非平衡短时阶段，利用系统短时阶段的标度行为确定基态量子临界性质，为有符号问题模型的量子临界性的研究提供了新路径。
在经典相变中，短时临界动力学最初由H. K. Janssen等提出，并广泛用于确定经典相变临界性质。在量子相变中，阴帅，麦培智和钟凡教授发展出虚短时量子临界动力学标度理论。中国科学院物理研究所张士欣特聘研究员和阴帅首次在量子计算机平台实验验证了该理论。
在本研究中，团队发现对于一些存在符号问题的强关联系统，若从符号问题较弱或无符号问题的初态出发，在系统虚时演化的短时阶段，符号问题仍处于可控范围，且系统演化行为可通过虚短时量子临界动力学标度理论刻画。由此，可利用虚短时量子临界动力学标度理论可靠提取系统的基态相图与临界性质。
研究团队聚焦SU(N)狄拉克费米子Hubbard模型。当N为偶数时，该模型无符号问题，已有大量研究揭示了其丰富的相图和临界性质。当N为奇数时，该模型有符号问题，其相图和相变性质仍未知。基于虚短时临界动力学方案，研究团队成功揭示SU(3)狄拉克费米子Hubbard模型的基态相图，发现了该模型的有序相存在一类新的λ8-反铁磁序(如图2)。此外，该研究还进一步揭示了狄拉克半金属相与λ8-反铁磁序之间的量子相变的临界性质，并发现这个量子临界点属于新的Chiral SU(3)普适类，超越传统狄拉克费米子临界性的Gross-Neveu理论。
图2 通过虚短时量子临界动力学确定的SU(3)狄拉克费米子Hubbard模型相图
该成果以 “Preempting fermion sign problem: Unveiling quantum criticality through nonequilibrium dynamics in imaginary time” 为题，于2026 年1月1日发表于国际权威期刊《科学・进展》（Science Advances）。中山大学物理学院本科生余荫铠（现中国科学院物理研究所研究生）为论文第一作者；中山大学物理学院、本实验室阴帅副教授与中国科学院物理研究所李自翔特聘研究员为共同通讯作者；中山大学研究生黎智轩参与了相关研究。研究得到国家自然科学基金、广东省及广州市科技计划项目的支持。（磁电物性分析与器件重点实验室）
