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中科院8英寸石墨烯晶圆研发成功并量产,为什么要研发碳基芯片?

2020-12-28 08:29:59来源:小菜鸡说实事

我们都知道世界首款五G手机芯片是我们华为的麒麟九千,但是因为美国的打压,致使这款芯片恐成绝唱,可以说我国半导体领域被卡得很难受。面对目前的局面,我们采用了两条腿走路的策略:一方面是继续攻克光刻机芯片制造技术、半导体材料等相关的领域,并已经不断地取得突破;而另一方面是寻找弯道超车的机会。

所以今天我们就来讲一讲一直被人看好的“碳”。在今年十月份举行的二零二零中国国际石墨烯创新大会上,中科院上海微系统所科研团队正式宣布八英寸石墨烯单晶晶圆研发成功。不论是晶圆的尺寸还是质量均处于国际领先地位,更重要的是已经实现了小批量量产。而且这块八英寸的晶圆是人类首次制备出这么大尺寸的碳基晶圆,这也进一步证明了碳基芯片是可以实现量产的。

那么为什么要研发碳基芯片,有什么作用?

除了卡脖子这个极其重要的原因之外,还因为硅基芯片受限于摩尔定律,两纳米再往下就变得十分的困难了。而且硅基芯片里晶体管儿越小,出现故障的几率就会越高。虽然台积电宣称两纳米技术取得了突破,但也只是预计到二零二四年才能够实现量产。

而碳相比硅就有很多优势,例如用碳纳米管做的晶体管,其电子迁移率可以是硅的一千倍,碳纳米管里面的电子自由程特别的长,电子的活动更加自由,不容易摩擦发热。我们现在用的电子设备运行时间一长,或者运行的程序比较大,就会出现设备发热甚至是发烫的情况。

例如我们日常使用的电脑其CPU、显卡这些重要的配件,甚至必须配备散热器才能够正常的工作,否则就可能会出现烧毁的情况。而用碳做晶体管,即便不做到硅那么小,也能够获得同样的性能。所以未来碳基芯片不仅仅可以做到更小的制程,性能还能得到成倍的增长。

我国有望通过碳基芯片实现弯道超车

还有一点是硅基芯片发展了几十年,很多核心技术掌握在欧美等国家的手里,所以才会受制于人。如果实现真正的碳基芯片,那么整个芯片行业都可能会迎来一次推倒重建。所有人回到同一个起跑线,从生产技术到生产设备,再到生产原料,全部重新洗牌。而我们现在已经取得了先发优势,所以到那个时候会是什么画面就不得而知了。

另外关注我国半导体行业的小伙伴可能知道,北大彭列毛院士带领的科研团队,也在研究碳基芯片,并且在今年的六月份,通过采用多次聚合物分散和提纯技术,成功研制出世界上首个五纳米碳纳米管COMS器件,这项技术至少领先国际同行两到三年的时间。

中科院团队在碳基材料方面已经取得突破,北大团队在制备单个碳基芯片方面取得成果,一个解决碳基芯片大规模量产的问题,一个解决单个碳基芯片的研制问题,可以说是双喜临门。我国真的有望通过碳基芯片实现弯道超车。

当然当下的技术能力距离实现真正可以使用的碳基芯片还有一段距离要走,预计两三年以后有望取得一些更大的进展。而且初期的碳基芯片在制程上也不会那么的好,很有可能是九十纳米起步,但性能方面可以做到跟二十八纳米的硅基芯片差不多。所以不论是什么发展方式都是需要时间,大家要有一点耐心。

今年我国在碳基方面取得了很多的成果,可以说为中国的半导体行业,甚至是世界半导体行业开辟了一条新的发展道路,甚至很有可能改变世界科技的格局。欧美等国家想要通过科技封锁中国的发展,肯定是不会得逞的,反而逼着我们加速前进。所以我们要对他们说一声:谢谢。

责任编辑:孙知兵

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