「碳基晶元」迎來突破,石墨烯納米碳管工藝誕生,性能或提升10倍

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台積電是全球最先進的晶元製造商,硅基晶元的製造已經突破了5nm工藝,在2nm工藝被製造出來之後遇到了最大的瓶頸,無法再研發出更精細的晶元工藝了,而我國在這時候發現了一種新材料可以用於晶元的製作,北京大學研究團隊製作了碳基晶元,性能超過了同等規格硅基晶元,處於世界的領先地位,不得不說這又是一個創新的新科技。

碳基晶元是否需要光刻機

可以肯定的是,碳基晶元是不需要光刻機的,所以也不會使用光刻膠,要不然彭練矛和張志勇教授花費這麼大精力去研發碳基晶元還要依賴光刻機的話,那麼它的使用價值並不高,畢竟在光刻機的研發上面,我們和ASML的差距還是很大的,那麼想要彎道超車就必須擺脫光刻機的控制。而且目前的硅基晶元已經發展到2nm技術,基本已經達到瓶頸,想要繼續突破將會非常困難,那麼研發一種全新材質的晶元成為了一個世界科技行業共同的目標。只不過,這一步,我們來得更早一些。

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普通晶元的製作工藝

傳統晶元的製造過程需要經過是通過拋光、光刻、蝕刻、離子注入等一系列複雜的工藝過程。也就是先用激光將電路刻在掩蓋板上(相當於我們印刷的轉印技術),再通過用紫光通過掩蓋板將電路印在矽片上進行曝光,塗上光刻膠等刻蝕後就能在硅圓上製造出數億的晶體管,最後進行封裝測試,晶元就製作完成。而這個過程是無法離開光刻機和刻蝕機的。

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碳基晶元的製作工藝

而碳基半導體晶元用到的是碳納米管或石墨烯,碳納米管和石墨烯的製備過程跟硅基晶體管的製備方法有著本質的差別,兩者的主要原料是石墨,目前生產工藝可以通過電弧放電法、激光燒蝕法等多種方式製成。所以碳基晶元電路的加工一定不會用到光刻機。

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碳基晶元相比硅基晶元有哪些優勢

採用石墨烯製造工藝的碳基晶元,可以達到普通硅基晶元的10倍以上,將繼續推動摩爾定律更好的發展,就算是硅基晶元工藝突破5nm達到2nm工藝,也突破不了10倍的提升。如此超快的速度得力於石墨烯和碳納米管,在信號的傳輸中擁有更好的傳導性能。

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碳基晶元進行的是一場晶元界的革命,將打破傳統晶元的市場,重新定義什麼叫智能晶元,而且在生產工藝上因為不需要使用到光刻機和光刻膠等設備,這樣也讓我國被這兩種設備卡脖子的局面。現在我們唯一能做的就竭盡全力去推廣碳基晶元的發展,這是我們晶元行業新的發展目標。

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彎道超車還需要多久

無論是手機的處理器CPU,還是其他的各種微電路晶元,我國在生產工藝和製造設備中,都要落後國際水平,短時間難以超越。但是碳基半導體的成功研發,可以讓我國在晶元領域中實現彎道超車,達到國際的先進水平。彭練矛教授表示:

「碳納米管的製造乃至商用,面臨最大的問題還是決心,國家的決心。若國家拿出支持傳統集成電路技術的支持力度,加上產業界全力支持,3-5年應當能有商業碳基晶元出現,10年以內碳基晶元開始進入高端、主流應用。」

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總結

相信在不久的時間,通過各個國內廠商的適配和研發,我國的碳基晶元能重新成為世界領先,擺脫被光刻機和光刻膠卡脖子的狀態。搶佔碳基晶元產業的控制權。那個時候我們在國際市場上才能有足夠的話語權,並且隨著碳基晶元的發展,我國的智能化設備也會有明顯的提高,這種提升不光是在我們的手機上和數碼產品上,甚至是在軍事、航空等重要領域都會迎來新的突破。