江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

中创产业研究院|成为未来芯片材料的选择？，谁会代替硅( 二 )


其中 ， 石墨烯是最突出的一个 。
之所以看好石墨烯 ， 是因为它除了“二维”这个属性外 ， 还有一个身份——碳纳米材料 。 早在2012年 ， IEEE（电气和电子工程师协会）就在《超越摩尔》中写道 ， 未来半导体工业可能从“硅时代”进入“碳时代” 。 碳纳米材料石墨烯可能在未来代替原来的硅基材料 。
碳纳米管是由石墨烯片卷成的无缝、中空的管体 ， 导电性能极好 ， 而且管壁很薄 。 因此 ， 理论上在同样的集成度下 ， 碳纳米管芯片能比硅芯片更小；此外 ， 碳纳米管本身产热很少 ， 加上有良好的导热性 ， 因此能够减少能耗；此外 ， 从开采成本考量 ， 碳的分布广泛 ， 获取成本并不高 。
更重要的是 ， 石墨烯作为人类最早发现的二维材料 ， 其应用已经在屏幕、电池、可穿戴设备上出现 ， 石墨烯的研究已经到了相对成熟的阶段 。 因此 ， 石墨烯最为有望成为新的主流芯片材料 ， 取代硅的地位 。
目前中国自主研发的传统芯片 ， 还在28nm到14nm制造工艺的商业化量产转化过程中 ， 与国际先进水平还有较大的差距 。 但这都是建立在硅作为芯片主要材料的基础上来说的 ， 如果未来碳纳米材料能够成为主流 ， 那么中国是否有机会在这个节点上 ， 实现弯道超车？
首先 ， 中国的碳纳米管器件研究与国际前沿水平差距不大 。 国际上最早实现碳纳米管器件制备的是IBM ， 2017年IBM通过使用碳纳米管将晶体管尺寸缩小到40nm；同年 ， 北京大学研制了120nm的碳纳米管晶体管 ， 在0.8伏特电压下的跨导 ， 为已发表的碳纳米管器件中的最高值 。
但任何技术的发展都不会一帆风顺 。 石墨烯在芯片制造领域的应用面临着三大难题：首先 ， 目前高纯度的石墨烯还比较难获得；其次 ， 石墨烯晶圆的制造也十分困难 ， 虽然现在中国已经率先实现石墨烯单晶晶圆的规模化制备 ， 但在当前的制作工艺下 ， 还是容易出现褶皱、点缺陷和污染的情况；最后 ， 要让纳入器件的石墨烯能够继续保持其优良的性能 ， 其他相关的制作工艺和材料也需要与之配套迭代 ， 才能保证以石墨烯为原料的芯片得以稳定运行 。
简单总结来说 ， 石墨烯还是一个比较新的材料 。 要想让石墨烯能够真正替代硅 ， 成为芯片的主流材料 ， 在制造工艺以及配套器件的技术跟进上 ， 还有许多难题需要解开 。
对中国而言 ， 在技术新旧交替的节点上 ， 无疑存在着弯道超车的机会 。 但需要正视的问题是：国内对新概念往往过于狂热 。 石墨烯在芯片等众多领域确实大有潜力 ， 但从发现潜力到产业化 ， 中间需要的是脚踏实地的研究 ， 也需要大众对新技术研发失败的包容 。
中国芯片的弯道超车 ， 不仅仅需要“新”材料 ， 更需要的是“新”的产学研体系 ， 以及更加开放包容的投资环境 。
【中创产业研究院|成为未来芯片材料的选择？，谁会代替硅】文章来源：半导体观察网


推荐阅读


上一篇：吴拿科技王|9月15日已过！世上再无麒麟芯片？余承东没说实话

下一篇：音频怪物|综合体验让人心动，放下买新不买旧！荣耀4个月中端小钢炮