芯片巨变!上海突传大消息!该来的终于来了
栏目:行业动态 发布时间:2020-10-19

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一、另辟蹊径

于无声处听惊雷

刚刚上海传来大消息国产8英寸石墨烯晶圆终于实现小批量生产

在上海举行的国际石墨烯创新大会上这一国产8英寸石墨烯晶圆的亮相引起了业界一片欢腾

image.png是啊十年磨一剑这一石墨烯晶圆来得太不容易

10年间从生长出单层到单晶再到原子级平整的大面积晶圆上海科学家终于让石墨烯从用胶带剥离出几微米的样品升级为可以规模化生产的8英寸晶圆并实现了稳定的小批量生产

柳暗花明一石激起千层浪

国产石墨烯晶圆的横空出世说明中国在这一最尖端科技上到达了领跑的位置也为中国芯片突破西方封锁自主创新开辟一条崭新的道路

科技就是第一生产力在打破芯片等卡脖子遏制的竞跑中中国奋力直道超车正在杀出了一条生路

1有人或许要问现在不都是硅基晶圆吗石墨烯晶圆是啥东东

这么说吧如果把芯片比作一栋房子晶体管就是建房的砖头一栋栋的房子就构成了我们的信息社会

说白了晶体管越多芯片的运算速度也就越快

如果说以前制造晶体管这块砖头的材料都是用沙子也就是硅做的大家称之为硅晶圆那么石墨烯晶圆就是用石墨烯为材料来做的晶体管进而在这个基础上生产芯片


image.png那么为什么好好的硅晶体管不用要跑去研究硅晶体管呢

原因就在于受到摩尔定律的限制目前硅材料芯片的极限制程差不多是在2nm到1.5nm再往小做就搞不定了

为什么搞不定

说到底是因为硅的一些特性限制如果晶体管太小出故障的概率就会急剧升高把芯片里面上百亿个晶体管协调起来一起工作就非常困难

那怎么解决这个问题呢

一个办法就是用碳来替代硅做晶体管

2有人肯定又要问了为什么要用碳元素呢

其实啊这跟碳元素本身很多优质的特性有关碳晶体管跟硅相比功耗更小效率更高

image.png比如用碳纳米管做的晶体管它的电子迁移率可以是硅的1000倍通俗来说就是碳材料里面电子的群众基础更好

再比如碳纳米管里面的电子自由程特别长通俗的理解就是电子的活动更自由不容易摩擦发热

由于这些底层的优点用碳来做晶体管甚至不用像硅晶体管那么小就可以取得同等水平的性能

从目前已掌握的技术来看一旦成熟碳基芯片将有望把集成电路技术推进到3纳米节点以下性能将超越硅基芯片10倍以上



除了碳晶体管功耗更小效率更高对中国来说研发碳晶体管还有一个格外的好处

那就是整个芯片生产技术等于来了一次推倒重建大家都回到起跑线上甚至以前最卡咱们脖子的光刻机也可以被绕过去至少要求大大降低了

要知道半导体行业是人类工业史上的奇葩用沙子生产的硅晶体管每18个月内部晶体管的数量就翻一番老美发展了快70年芯片技术上要完全实现去美化这的确很不容易

不过有了碳基芯片就不一样了这是一次技术质变不论之前的差距有多大一切从头开始堪称地覆天翻慨而慷

新的芯片原材料呼唤新的工艺原有的研发设备可能会大打折扣中国现在掌握的最新研发优势就显现出来了

1中国的碳基半导体研究在全世界都是处在领先水平的

比如北大的彭练矛团队就从2000年起开始探究用碳纳米管材料制备集成电路的方法一路披荆斩棘取得了很大成果

2017年1月彭练矛率团队研制出了高性能5纳米碳纳米管这是世界上迄今最小的高性能晶体管综合性能比目前最好的硅基晶体管领先十倍比美国的技术强出一大截

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今年彭练矛团队更是发展出全新的提纯和自组装方法并使用该方法制备出高密度高纯半导体阵列的碳纳米管材料

2中国的石墨烯发展技术同样领先于世界

石墨烯被称之为世界上最轻最强最薄的材料目前碳纳米管的制作就是通过石墨烯卷曲而成我国近年在石墨烯领域开展了大量研究跻身世界石墨烯研究领域第一梯队申请专利总数世界第一之后才是美国韩国日本

3既然在硅基芯片领域干不过你我就开辟一个新领域来取代你目前中国芯片技术整体产业链面临着被卡脖子的状况关键原因就在于中国在芯片技术领域缺乏核心技术没有主导芯片从材料设计到生产制备的全套技术中任何一个环节

而中国石墨烯晶圆的研制就是要从材料开始环环推进全面掌握中国人完全自主可控的芯片技术什么叫直道超车跨越发展这就是四有一种战争不见血不刺刀却比真刀真枪更残忍科技之战特别是基础研究之战基础研究有多重要听听任正非的声音吧前段时间任正非心心念念的头等大事就是如何加强中国基础科研和基础教育让中国科技才能真正从量变升华为大质变大突破任正非多次强调华为在通信领域能够处在世界的领先水平主要就得益于长期在数学人才上的投入他说了这30年其实我们真正的突破是数学手机系统设备是以数学为中心的

而石墨烯和碳基芯片这正是未来二十年全世界最先进的基础研究最顶级的黑科技现在基本上全世界的最顶级高科技公司都在进行白热化地攻关争夺抢夺然而今天估计美国人不会想到中国科学家团队终于这一最尖端的领域取得重大突破与IBM英特尔公司至少并驾齐驱乃至技高一筹今天估计全世界都没想到中国那个不起眼的中国竟然后来居上率先研发出来全球最先进的8英寸石墨烯晶圆让中国碳基芯片研究跑到了国际第一梯队今天估计任正非将高兴到无眠无论是石墨烯芯片的巨大突破量子卫星的翱翔太空还是天宫二号的凌空一射一定程度上都说明了中国基础科研虽然饱受西方压制但仍然奋力前行不断向着最高峰挺进

虽然饱受美国打压一个个代表着中国民族力量充满中国风中文命名的强大科技成果仍然不断出现在世界的舞台中心两岸猿声啼不住轻舟已过万重山

这一刻我们终于等到了中国加油中国科技加油