什麼是石墨烯晶圓?性能提高十倍以上,晶片行業或將不需要光刻機

2020-12-20 騰訊網

最近這一段時間,美國瘋狂地對我國一些通訊企業,例如華為,中興進行制裁和打壓,讓我們對於半導體,晶片,光刻機等領域的發展不足有了一些了解。而前不久,一則外媒報導了我國晶片行業的發展近況,在這篇文章中,這位作者表示我國正在偷偷摸摸的幹一件大事,打著研發光刻機的幌子,實際上是想通過一種新型材料來直接製造出晶片,從而繞開光刻機的研發。而這個新材料就是目前在各個領域都非常熱門的石墨烯,作者認為中國的有關科研人員已經開始嘗試通過這樣一個性能優異的新材料來製造全新的石墨烯晶片,一旦實驗成功的話,不僅僅可以改變無法突破光刻機技術的窘境,還可以直接改變目前晶片行業的整體格局,可以說是彎道超車。

根據路透社前幾天的報導,白宮曾在過去多次頒布法案,企圖通過這樣的方式來延緩中國晶片行業的發展。但是在最新的石墨烯創新大會上,中國似乎找到了應對的方式。在這一次會議上,中國科學院的科學家展示了他們最新的研究成果,其中包括了8英寸石墨烯晶圓。就石墨烯在晶圓領域的應用而言,中國已經取得了較大的領先優勢。如果中國的科研工作者繼續在該領域加把力,那麼我相信應該很快就可以通過這樣的方式來避開光刻機技術的不足。通過大力的研發石墨烯基的晶片,從而代替原有的碳基晶片。

對於不是很了解石墨烯基晶圓的人,在看到報導中的墨烯晶圓的尺寸達到八英寸時都會產生很大的質疑。因為我們目前使用的碳基晶片,都是以納米為尺寸單位的,而最新石墨烯晶圓達到八英寸,實在是大太多了。卻是,現在想要直接使用石墨烯晶圓製造晶片,還存在很大的技術難題,但是由於石墨烯優越的性能,他已經被認為是最佳的取代碳基晶片的材料。因為碳基材料的出現改變了材料世界的格局,碳材料擁有其他材料沒有的優良的物理特性引起了廣泛關注,C60(富勒稀)和CNT(碳納米管)就是典型的例子,石墨烯的發現更豐富了碳基材料的家族。

而且就目前的晶片行業的發展來看,碳基晶片的發展前景已經快到頭了。目前,5nm的碳基晶片是具備了成熟的生產條件的,正在突破的是2nm的生產工藝。但是,即使是現在2nm的晶片還沒有生產出來,很多專家也開始認為,2nm的碳基晶片就已經是這個產業的天花板了。因為如果想要在碳基為基礎的前提下突破晶圓的尺寸,那就會面對投入和回報是不成正比的問題。

或者,我們也可以認為是碳基晶片即將完成他的歷史任務,而隨後要粉墨登場的則是石墨烯基的晶片。完美的石墨烯擁有特別大的比表面積, 約為2630 m2/g,擁有優良的導電性,室溫下電子遷移率約可達250000 cm2/VS, 擁有超常的導熱率可達5000 W /mK,光透明度約為97.7%。如此多的優良的物理特性決定了石墨烯的應用必定能夠在晶片領域擁有廣闊前景。

雖然說石墨烯基的晶片在未來擁有著廣闊的前景,但是他需要攻克的技術難題也很多。因為在這之前並沒有人嘗試過,很多東西都是新的,所以只能夠靠我們的科研工作者一點一點的摸索前進。雖然說我國已經在這一領域花了很多的時間和精力,目前也取得了八英寸的石墨烯基晶圓,但是真的要能夠運用到晶片領域,恐怕也還有很長一段路要走。但是一旦將這些難題攻克,將會徹底改變目前晶片行業的整體局勢,西方國家對我們的技術封鎖也就迎刃而解了。

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