被寄予厚望的碳基晶片，能否繞開光刻機，實現國產晶片彎道超車

2020-09-23 廈門名記

日前，全球第一大專業晶圓代工廠臺積電傳來好消息，該公司的2nm研發實現重大突破，預計2023年底即可進行風險性試產。放眼全球晶圓代工領域，只有臺積電掌握著最高精度的工藝，這一技術優勢令臺積電穩居龍頭之位。但現階段半導體工藝一路萎縮，晶片精度即將面臨物理極限。

摩爾定律無法延續時，代工廠的工藝研發也將面臨最大的瓶頸，面對可能即將發生的情形，業界提出了更換晶圓原材料的方案。近段時間被全網討論的碳基晶片被寄予厚望，所謂碳基晶片，就是以碳基材料製作的碳納米電晶體晶片，得益於碳材料更優越的電子特性，這類晶片被業內視為目前矽基晶片的最佳替代品之一。

也正因如此，碳基晶片才被中美等國家列為重點研發對象，2020年5月，我國北京大學教授研究團隊在碳基晶片的研發方面實現重大突破。據多方媒體報導得知，北京大學彭練矛、張志勇教授帶領的團隊開發出了一種碳納米管的新提純工藝，在4英寸的基片上製作出排列整齊的碳納米管陣列，每微米範圍內可以排列100-200個碳納米管。

那麼在此基礎上，碳基晶片能否繞開光刻機，讓國產晶片實現彎道超車呢？從理論上來講，碳基晶片的製造可以繞過EUV光刻機，即便無法繞過普通光刻機，對工藝精度的要求也並不高，國產光刻機的精度可以滿足碳基晶片的要求。因此，理想化的狀態下，國產晶片完全可以利用碳基材料彎道超車。

不過，現實情況遠比想像中複雜，雖然碳基材料性能強、功耗低等優點，但碳納米管自身還存在著一個難以解決的特性，那就是這種材料內部充滿雜質。這需要研發團隊儘可能測試出一種高精度的提純方法，從而為產業鏈提供高純度碳基材料，而這一難題，已經被中國的科研團隊解決。

早在2007年北大團隊就展開了對碳基晶片的研究，歷經十年艱辛後，終於在2017年研發出了一套高性能碳納米管CMOS電路的無摻雜植被方法，並且成功製備出了5納米柵極碳納米管COMS器件。

在經過測試後發現，用這種方法製作出的碳納米管CMOS電路的工作速度比主流商用矽電晶體更快，而且能耗僅為矽材料電晶體的四分之一。

由此可見，碳基晶片將成為中國打破美國半導體技術封鎖的關鍵之一，對於這類晶片，你還有其他了解嗎？

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  • 所謂的碳基晶片談何容易，能否繞開光刻機？
    二、碳基晶片如果說起軟體宣傳的話估計很多人都會想到之前小編所介紹過的碳基晶片，因為碳基晶片會對光刻機的依賴性大大減小，但是能否通過碳基晶片完全繞開光刻機呢？對於這一個問題估計就連華為的科學家也是沒有辦法直接提出來，因為對於他們而言也不知道這個設想到底能不能去成立，但只能說碳基晶片確實是一個彎道超車的好機會。
  • 不等光刻機了！中國石墨烯晶片迎來突破，性能是矽基晶片的十倍
    但是，在矽基晶片領域，我們想要在短期內追上國外的技術，幾乎是不可能的，因為我們缺少高精度的光刻機，我們必須繞開光刻機的限制，將晶片的基礎材料升級，這個時候一個好消息傳來，那就是傳統矽基晶片在製造過程中已經接近瓶頸，即將達到
  • 晶片之戰的思考：中國碳基晶片有突破，彎道超車​能否實現？
    ，但矽基晶片現如今是越來越靠近物理極限，摩爾定律也將失效，中美的「晶片之戰」也可以說是迎來了重要的轉折，是中國實現彎道超車的一個機會。想要繞開美國去進行矽基晶片的研發是非常不容易的。除了這些方面之外，電晶體或是元器件的數量決定著晶片方方面面的性能，隨著摩爾定律不斷靠近極限，矽材料各種問題也逐漸展現出來。總而言之，矽基晶片的前景非常有限。碳基晶片vs矽基晶片？
  • 不需要5nm光刻機？碳基晶片迎來新突破，性能超矽基晶片10倍
    目前華為的晶片不容樂觀，中科院方面卻傳來一個好消息，我們的晶片或許能夠實現彎道超車，碳基晶片迎來了新的突破，碳基晶片也可以稱之石墨烯晶片，該晶片不需要經過光刻機這個流程，所以可以完美地避開光刻機這一個缺陷，並且石墨烯晶片在性能上超過矽基晶片10倍。
  • 「碳基晶片」取得突破!性能提升10倍,碳基晶片有望實現彎道超車
    半導體晶片在我國一直備受矚目，由於華為海思半導體在晶片研發生產上受到很多禁令限制而無法使用，這也讓多數企業意識到國產晶片研發生產的重要性，如果晶片核心生產技術不能掌握住，那麼晶片的自研生產都將會被卡住脖子。
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  • 中國『芯』轉機，不用光刻機的碳基晶片誕生，彎道超車不是夢想
    ，還不能稱其為純國產晶片，一旦徹底停止授權，麒麟晶片還是有『難產』的風險。沒有光刻機無法製造出高端晶片，面對壟斷聰明的中國人選擇在製造材料上下手，繞過沒有光刻機的窘境。於是碳基晶片誕生了，一種不用光刻機就能製造的晶片。傳統矽基晶片的製造過程頗為複雜，經過拋光、光刻、蝕刻、離子注入等工藝……整個過程是無法離開光刻機和刻蝕機的。
  • 麒麟晶片成絕版，能否通過碳基晶片、量子晶片彎道超車？
    如果沒有EUV（極紫外光）光刻機的話，想再上層樓比登天還難。看到這裡，也許您就會產生如下的疑惑：既然使用100納米的碳基晶片，可以達到10納米左右的矽基晶片的效果，那麼大力投入碳基晶片的研發，我們是否就能避開光刻機的限制，實現彎道超車了呢？答案是比較困難。
  • 不等光刻機了？碳基晶片取得突破，性能或比矽基晶片強？
    所以要想彎道超車，必須擺脫原有思路，尋找新的技術與材料，目前全球公認的下一代晶片製造替代材料之一就是碳基半導體材料，實現了對於高純度半導體陣列的造碳納米管材料的製造，在四英寸的範圍內製備出接近百分百的碳納米管陣列。
  • 「碳基晶片」另闢蹊徑：國產晶片可能實現彎道超車？
    當強大的對手將我們按在地上摩擦之後，我們才發現自己的手機產業雖然輝煌燦爛，但是如果對手把晶片供應隔斷，我們就要遭受滅頂之災。而這一切都是因為一個東西：光刻機。既然已經落後，有沒有辦法實現彎道超車呢？我們一起分析一下，答案就呼之欲出了。
  • 碳基晶片是否能取代矽基晶片？是否能助力半導體工業彎道超車？
    作為全球先進的晶片製造商臺積電，在矽基晶片的研發上已經突破到了5nm工藝，並且正在向2nm工藝進發，但2nm之後矽基晶片的工藝似乎遇到了瓶頸。而我國雖然在晶片設計上有所成就，但是在光刻機等製造設備中卻無法突破。兩種情況的趨勢下，全世界科技人員開始了新材料晶片的研發。碳基晶片是否需要光刻機?
  • 中美大對決，碳基晶片VS矽基晶片，中國能否直道超車？
    目前，在美國的打壓下， 中國晶片產業遭遇了困局，相比於彎道超車，很多中國科學家卻認為這是換道超車的好時機。目前科學家提出了許多的方案來替代碳基晶片，其中就包括中國提出了的碳基晶片方案。碳基納米材料在2009年就作為未來技術選項列入國際半導體技術發展路線圖（ITRS），美國IBM公司仿真結果認為平面結構碳管陣列電晶體領先矽基五個技術節點，但是歐美企業一直無法突破碳基晶片的瓶頸。
  • 未來哪些晶片技術有望為我國的晶片領域實現彎道超車
    ASML公司曾說過把光刻機的完整圖紙給我們，我們也造不出來，其光刻機的複雜程度我們可想而知，在短時間內我國根本造不出可以與之相媲美的光刻機，我們必須另尋出路，找出一條適合我國晶片技術彎道超車的道路。那麼實現這一目標的晶片技術有哪些呢？
  • 國產晶片的希望，碳基晶片取得成功，或將超越矽基晶片
    前段時間，美國以所謂的國家安全為由，禁止相關企業為華為生產海思晶片。自從華為海思晶片的發展受到瓶頸以來，國內晶片製造行業一直是比較熱門的話題。從華為海思晶片的影響來看，國產晶片最大的問題就在於無法在技術上創新。所以，沒有主動權的中國企業，在該領域一直會受到國際情況的影響。
  • 北大「碳基晶片」，真能擺脫ASML光刻機，實現「換道超車」？
    經過極其複雜的工序，最終製作出晶片。精度越高的光刻機，越能夠製作出質量好的晶片。可是再繼續往前探索，就可能觸及到晶片的物理極限。哪怕能實現5nm，3nm，可是在這之上的2nm和1nm該如何突破呢？並不是，基礎理論學科是一切實踐結果的重要鋪墊，碳基晶片採用石墨烯材料，和矽材料相比，製成的碳基晶片能夠提升將近1000倍的性能。而且不需要過度依賴先進光刻機，不論是在性能，導電性還是散熱性等等，都有很大的優勢。
  • 我國碳基晶片的突破需要EUV光刻機嗎？
    碳基晶片是否需要光刻機可以肯定的是，碳基晶片是不需要光刻機的，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片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。
  • 矽基晶片製造不指望光刻機，碳基晶片的研製成功展望未來
    在矽基晶片製造方面，華為旗下的海思已經研究出麒麟990 7nm 、麒麟1020 5nm晶片，製造這些晶片需要依靠EUV光刻機才能完成。可是受到國外米國的限制，荷蘭遲遲沒有交付給中芯國際付了高昂費用的7nm EUV光刻機。國內現在中芯國際製造22nm、14nm晶片，7nm及5nm還需要高精度 EUV光刻機才可以進行製造。我國每年晶片的需求在3000億美元，都需要進口。
  • 碳基晶片真的能夠彎道超車嗎？任正非有自己的見地，可謂一針見血
    ，單單晶片製造裡面就包含了很多的設備以及技術，能夠生產高端晶片的光刻機一直在被荷蘭的ASML所壟斷。科研碳基晶片成為了希望晶片實現彎道超車已經成為了人們的一個信念，北大的張志勇教授與彭練矛教授一直致力於這方面的研究，前段時間他們的課題組的一個研究成果被曝出之後就引起了巨大的反響
  • 國產晶片想要實現彎道超車難嗎？
    在晶片生產中，臺積電絕對是領先的公司。華為和蘋果等國內外手機製造商都在使用臺積電的代工晶片。今天有關臺積電的消息激起了朋友圈。臺積電宣布將於明年推出自己的3nm晶片。也許每個人都像小編一樣在腦子裡有一個問號，我們的國產晶片還能實現超車嗎？
  • 碳基晶片真的能夠彎道超車嗎？
    最近關於華為晶片供應鏈的話題一直都很沉重。在繼續讓臺積電、中芯國際定製生產基本無望的情況下，本來寄希望於採購高通、聯發科的成品晶片來維持業務，禁令讓華為陷入了徹底「斷芯」的危機，剛剛成為首個闖進全球前十的國產晶片公司的華為海思，很可能就此