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石墨烯芯片來了!比傳統芯片小100倍,科學家功不可沒

作者:中國科學院成都有機化學有限公司 來源:http://www.sikpqwc.cn 日期:2021-02-25 13:56:24


 "芯片的問題,是我們一直以來的短板,去年的芯片禁令讓我們突然意識到,掌握芯片技術自主性的重要,于是在這樣的情況下,中國國內掀起了一股造芯片的熱潮。很多國企紛紛獻出自己的一份力量,以華為為首的很多國內企業在芯片半導體領域之中進行大力的投資,希望能夠為中國芯片注入一劑強心劑。"
摩爾定律無限接近物理極限
在舉國努力之下,中國芯片終于取得了一定的成就,中芯國際的N+1工藝已經正式量產,7納米也已經研發出來,現在只要EUV光刻機到貨,就能夠完成7納米的量產。所以在蔣尚義上任之后的第一件事情就是來到荷蘭與ASML去商議關于EUV光刻機的問題。


看起來中國芯似乎要迎來春天,但是我們應該警醒的是,現在世界上最先進的芯片制程工藝掌握在臺積電手中,已經推進到了5納米,而三星以及臺積電這兩大芯片代工巨頭也正在積極攻克3納米、以及2納米制程。

全人類不得不面對的問題是,現在芯片的發展已經逐漸逼近摩爾定律的物理極限,這就意味著,芯片的先進制程發展將會變得非常緩慢,并且每次往前前進一步都需要付出更大的代價。即便是世界上最大的芯片代工廠,臺積電在最新的5nm工藝上的提升也依舊沒有能夠做到極致。

摩爾定律無限接近極限,這個時候對于全人類來講,最重要的就是尋找到一種新型的材料,去替代傳統的硅基芯片。早前就已經有消息表示,中國科學家已經發現了一種新材料,在將來將會替代傳統的硅基芯片,這種材料就是石墨烯晶圓。
石墨烯芯片來了
去年,中科院表示,已經研發出8英寸石墨烯單晶晶圓,中國成為當時唯一能夠生產8英寸石墨烯晶圓的國家,并且也已經實現了小規模的量產。中科院研究員表示,高質量、大尺寸的石墨烯晶圓成功研制出來,成為開啟微電子技術變革的重要條件。

最近又傳來了好消息,蘇塞克斯大學的科學團隊李勇這種石墨烯材料,完成了對于這種芯片的突破。
有相關消息表示,科學團隊通過在石墨烯條加入結構的扭結,打造出了業內最小的微芯片。比起傳統的芯片來講,這種芯片小了將近100倍。這對于我們來講,是一次巨大的提升。計算機芯片尺寸的大幅度減小,其處理速度也會有明顯的提升。

 

參與研究的道爾頓教授表示,在將來,電腦以及手機等等電子產品的處理速度將會提升數千倍,這給已經接近傳統半導體技術帶來了新的選項。再加上,這種石墨烯微芯片的優勢絕對不僅僅只有這樣,其在可持續性以及環保上都有著特殊的表現。

 

之所以會出現這樣的情況,就是因為石墨烯微芯片是不需要添加其他的材料,只需要在結構總添加有意的扭結,在室溫下就能夠進行加工,對于高溫環境的需求不大。結合其在室溫下就能夠進行加工的特點,能夠節省更多的能源。

要知道,傳統的硅基芯片是需要在高溫下加工的,將二氧化硅同碳發生一定的化學反應,從而制造出單晶硅,在整個制造過程之中,對于環境的要求非常嚴格,所以說警院代工廠需要耗大量的電保持適應的生產環境。
這就是為什么臺灣這樣一個小島,一年之間的用電量高達上百度的原因,其中全球最大的芯片晶圓代工廠臺積電每年的耗電量就已經達到了143.6度。所以說小小的一片芯片能夠支撐起一塊手機、一臺電腦甚至是一輛汽車的運作。


如果這種石墨烯芯片真的能夠完成量產,并且實現商用,那么對于全人類來講都是一個好消息,首先會擺脫摩爾定律的束縛,其次就是不需要再耗費那么多的能源。不管從那一方面來講,都是利大于弊的。
可以說,此次人類能夠取得這樣的成就,科學家們功不可沒。


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