不用5nm光刻機也行？碳基晶片技術突破，性能超矽基晶片10倍

2020-08-31 芭樂科技社

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文|薰兒

不用光刻機能造晶片

l 光刻機有什麼用?

最近一段時間，晶片的製造成為了一個大熱門，也是一個「風口」行業，未來的房地產、網際網路、半導體都是資本願意進入的領域，網際網路的門檻是最低的，房地產的門檻千萬級別的，半導體行業是千億級別的。



半導體行業中「最燒錢」的還是設備和工藝，工藝的提升有很大的不確定性，有時候幾億美元下去，新工藝就有了，有時候幾百億美元都只能是「打水漂」。設備的投入就比較固定，最貴的就是光刻機。

荷蘭阿斯麥的高端光刻機，一年只生產26臺左右，售價是在1.5億美元左右，加上後期的調試和維護，至少要2億美元。光刻機的主要作用就是「顯影」，像華為這種晶片設計公司設計好晶片好，將「底片」拿給臺積電等公司。



臺積電等公司在用光刻機把「底片」顯示在晶圓上，然後就是用化工的方法腐蝕晶圓，把電晶體製造出來即可。

l 不用光刻機能造晶片嗎？

不用光刻機可以造晶片嗎？答案當然是可以的啦？晶片是集成電路的一種，本質上還是一個個開關，每一個邏輯電路開關背後就是電子的流動，要讓電子流動就必須要有「PN」節，通俗點理解就是要有大量的電子游離出來。

在50年前的時候，國內沒有技術，都是有人工的方式來製造「PN」節，根本不需要光刻機，有點像是實驗製取；但是的老美呢？先進一點，是把電路圖畫在牆上，用照相機拍下來，把底片拿出用雷射顯示在矽基板上，然後用化學腐蝕，再鍍上金屬。



l 可以降低對光刻設備的要求

從上述的例子可以看出，只要有辦法製造出「PN」節就可以不用光刻機，至少能夠降低對光刻機的要求，關鍵還是材料，只要材料有所突破，那麼問題就可以解決。回顧整個晶片的發展史，一開始的晶片也不是矽基晶片，而是用「鍺」製作半導體。

石墨烯晶片強技術突破

l 蘇州中科院

這裡就不得不提到，蘇州中科院了，前段時間，就有小道消息稱，他們能夠在實驗室實現5納米晶片的製造，而且不需要高端光刻機的參與，只需要雷射設備就行了。其實這是一個美麗的誤會。



但是蘇州中科院的確在晶片的材料上有所突破，他們製造出了新型的電晶體，這一新型的電晶體是用石墨烯材料製作的，根據透露，該新型晶片是使用「鍺」、「矽」、「石墨烯」三種材料混合製成的。

這種新型晶片的性能出色，在未來，矽基晶片面臨摩爾定律的制約，它的性能和價值遠超矽基晶片10倍。


l 北京大學

北京大學在新型晶片材料上也有突破，彭練矛團隊利用碳納米管制造出了碳基晶片，性能也是十分優越，可以說是「吊打」碳基晶片。像石墨烯和碳基納米管其實基本組成都是碳，但是材料就是這麼神奇，在微觀層面上就將具有半導體的特性，能夠出現電子通道。



但是北京大學的碳基晶片跟蘇州中科院的新型電晶體還是有差別的，北京大學的碳納米管可能比較靠譜，已經不需要「鍺」金屬，這種金屬太稀有了，很早之間就被人放棄了，但是碳不同，到處都是。

不過石墨烯在電容上是可以，充放電一流，因此可以嘗試做在晶片內部應用，最起碼，未來的超大數據時代，內存晶片上會有石墨烯的一席之地。

新材料的優勢

目前這些新型材料在停留在實驗室製取的階段，雖然不用依賴5納米的高端光刻機，但是如何量產是個大問題，讓我們期待未來的發展。不過醜話說在前頭，這種新材料是專為國內定製的，僅僅適合國內，外國可能會借鑑，但是不會採用。



即使是這種石墨烯、碳基晶片的技術有所突破，國外可能都不會採用，因為它們在矽基晶片上投入了大量的資金，一旦採用新的晶片材料，對於整個行業來說，就是一次大的「洗牌」；而國內就不一樣了，剛剛起步，投入沒有那麼大。甚至可以「彎道超車」。

對於這種新型的石墨烯、碳基晶片，你有什麼看法？真的不用5nm的光刻機嗎？歡迎下方留言。

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