石墨烯再「立功」!我國首次製備出一成果,矽基晶片的末日來了?

2020-12-05 一號戰情室

石墨烯再「立功」!近日,我國科研人員首次製備出垂直結構電晶體「矽-石墨烯-鍺電晶體」,成功將石墨烯基區電晶體的延遲時間縮短了1000倍以上,並將其截止頻率由兆赫茲提升至吉赫茲領域。這有什麼意義呢?

研究人員表示,這一研究工作提升了石墨烯基區電晶體的性能,未來將有望在太赫茲領域的高速器件中應用,為最終實現超高速電晶體奠定了基礎。同時也能應用到量子計算領域,提供量子計算關鍵的點位算法,通過輔助電路的量子移動,促成量子霸權的實現。

石墨烯,這個性能優異的二維材料,近年來備受關注。這次我國科研人員提出了半導體薄膜和石墨烯轉移工藝,首次製備出如今這一成果。就此,網友表示「碳基高速晶片要出現了,以美國為首的矽基晶片末日來了。」情況當真如此嗎?

目前,世上所有的晶片都是用矽製成的,而美國在晶片市場具有壟斷地位。十五年前石墨烯「異軍突起」,逐漸被科學界發現具有優異的光學、電學、力學特性,被認為是一種未來革命性的材料。

它被認為是矽材料的最佳替代者,對於半導體行業發展有著特殊的意義。因此可以說,基於石墨烯的碳基高速晶片,確實是未來所向。而我國一直走在石墨烯的材料的研究運用的前列。

回顧短短十餘年的單層原子石墨烯材料發展史,我國一直致力發展並取得卓越成果。無論是在已投入生產的半導方面,還是在去年才由我國學生發現今年又新發展的尖端科技超導方面,我國都保持了世界領先地位。

去年,石墨烯超導在國際科研領域仍然是空白狀態,所有的超導體都是通過化合而成。而年僅22歲的中國學生曹原用行動給出了石墨烯的新未來。他通過對雙層石墨烯精細地扭曲摺疊到特定角度(後被稱為「魔角」),使其從半導體變成了超導體。

曹原通過對石墨烯進行物理操作,就將其從半導體變成了超導體材料,這是史無前例的。因此,他被《Nature》評為 2018 年度十大科學人物,直接超越眾多「大佬」,位居榜首。

(中國科學家可以摺疊和展開石墨烯片,改變其性質且不會撕裂它們)

不久前,中國科學家又在石墨烯超導領域更進一步,成功在摺疊了顯微鏡下的單層石墨烯,這使得石墨烯超導可以更快地運用到實業。據悉,這項技術可用於改進超級計算機和製造納米機器、量子機器等方面,也為開發「夢想晶片」提供更多自由。

不僅如此,在生產方面我國也獨佔鰲頭。目前被廣泛使用的石墨烯材料分為兩種,薄膜石墨烯和粉體石墨烯。一方面,在薄膜石墨烯領域我國的技術發展一直處於領先水平。另一方面,我國也是粉體石墨烯生產量最大的國家。(育宏)

相關焦點

  • 碳基晶片新突破,我國8寸石墨烯晶圓有望量產,性能將提升10倍
    不是汽車和飛機,而是晶片;晶片的集成化程度越高,產品的體積就會越小,性能也會越來越強。但是矽基晶片發展到現在,受到矽材料本身的性能限制,2nm或是其開發的極限。目前我們一直在尋找一種新材料的電晶體,用來代替矽基成為未來晶片的新材料,而被稱為21世紀的神奇材料—「石墨烯」成為全球科學家們研究的對象。
  • 碳基晶片會超越現有的矽基晶片嗎?
    碳基晶片的消息由來已久,但遠不及這次來的激動人心!張志勇-彭練矛課題組使其製備出的器件和電路在真實電子學表現上首次超過了矽基產品在1納米和更小的刻度上,矽基晶片的量子隧穿效應將使得電子自發的躍遷到相鄰的空位,從而使得電晶體構成的邏輯門失效,這樣晶片就沒用了。(理論上5納米也有隧穿效應)但是也不是說矽基晶片走到盡頭了,現在流行的3D封裝就是向立體進軍,在空間上增加電晶體密度,這樣晶片的性能也能大幅度提高,當然也會帶來難以解決的新問題。
  • 石墨烯概念發力走高 我國碳基半導體材料製備獲重大突破
    據報導,北京元芯碳基集成電路研究院昨日舉辦媒體發布會,該院中國科學院院士、北京大學教授彭練矛和張志勇教授帶領的團隊,經過多年研究與實踐,解決了長期困擾碳基半導體材料製備的瓶頸,如材料的純度、密度與面積問題。目前,晶片絕大部分採用矽基材料的集成電路技術,該項技術被國外廠家長期壟斷。
  • 中國碳基半導體材料取得新突破,或將終結矽時代,實現晶片全面領先
    近日,北京大學張志勇教授-彭練矛教授課題組發展全新的提純和自組裝方法,製備高密度高純半導體陣列碳納米管材料,並在此基礎上首次實現了性能超越同等柵長矽基CMOS技術的電晶體和電路,展現出碳管電子學的優勢。
  • 北大突破碳基晶片量產關鍵技術!我國晶片可望「換道超車」
    該項成果在國際上至少能保持2年的領先優勢,表明用碳基晶片取代現有的矽基晶片距離實用化又邁近了一大步,我國可望在碳基晶片研發上「換道超車」! 長期以來,美國領先並壟斷著矽基晶片技術。我國在矽基晶片技術上一直受制於人,每年進口晶片費用高達3000億美元,比進口石油費用的還高。由於受摩爾定律影響和物理限制,目前矽基晶片技術已走到了2nm的極限,矽基管很難再小了。
  • 國產石墨烯晶圓下線,或助力晶片彎道超車,比矽前景還大的石墨烯...
    據此,有媒體報導稱,它「展示了我國在高質量石墨烯材料領域的創新成果」。8英寸指的是晶圓的直徑(晶圓通常都是圓柱體)。目前最主流的直徑規格有三種:6英寸,8英寸和12英寸,直徑越大製造的難度越大。據了解,中科院上海微系統所科研團隊自2009年起瞄準石墨烯單晶製備及其電子器件應用的課題開始了攻關研究。
  • 彎道超車,石墨烯晶片來了
    在矽基晶片的研發上已經突破到了5nm工藝。我國因為受到了美國的制裁,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。那麼研發一種全新材質的晶片成為了一個世界科技行業共同的目標其中不得不提到石墨烯晶片。
  • 碳基晶片帶來的是一場晶片革命
    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。而我國因為受到了美國的制裁,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?可以肯定的是,碳基晶片是不需要光刻機的。
  • 我國碳基晶片獲最大突破,性能比矽基大幅提升!也是未來發展方向
    最近最火熱的就是碳基晶片了,也就是石墨烯晶片。什麼是碳基晶片? 因為摩爾定律的限制,晶片在到達2nm就幾乎無法突破了。於是就產生了新的課題,科學家試圖尋找新的材料,來替代矽基晶片,石墨烯就是一種理想的電晶體材料。
  • 我國碳基晶片獲最大突破,性能比矽基大幅提升!也是未來發展方向
    最近最火熱的就是碳基晶片了,也就是石墨烯晶片。什麼是碳基晶片? 因為摩爾定律的限制,晶片在到達2nm就幾乎無法突破了。於是就產生了新的課題,科學家試圖尋找新的材料,來替代矽基晶片,石墨烯就是一種理想的電晶體材料。
  • 我國碳基半導體材料製備獲重大突破!概念股一網打盡
    據報導,北京元芯碳基集成電路研究院昨日舉辦媒體發布會,該院中國科學院院士、北京大學教授彭練矛和張志勇教授帶領的團隊,經過多年研究與實踐,解決了長期困擾碳基半導體材料製備的瓶頸,如材料的純度、密度與面積問題。他們的這項研究成果已經被收錄在今年5月22日的《科學》期刊「應用物理器件科技」欄目中。
  • 5納米光刻機或將拋棄,石墨烯晶片迎來突破,性能是矽基晶片10倍
    中科院研發石墨烯晶片即將問世?大家都知道在國產汽車領域因為發動機等專利問題,導致國產汽車企業只能採購國外發動機來製造汽車,後來電動汽車的技術的廣泛應用,以比亞迪為代表的汽車企業,直接從傳統的燃油發動機升級為電動機,一舉突破了以往的技術瓶頸,打開了另一條造車的大門。
  • 碳基晶片剛獲突破,量子晶片又傳捷報,一文科普兩種晶片有何不同
    2.中國北大創新性地研發出大面積製備碳納米管排列的工藝,性能超越矽基晶片,但產業鏈形成還需時日。而中國的碳基晶片則完全不同,目前現有的矽基晶片產業鏈關鍵技術都被國外壟斷,如果繼續走MIT的老路,無疑還是會被卡脖子,北大彭練矛團隊就開發了一種全新的提純和自組裝方法。
  • 技經觀察 | 碳基半導體:中國晶片產業發展新機遇 產業篇
    碳基半導體是產業發展機遇,但也註定是一項長期而艱巨的任務。  一、碳基半導體潛在應用領域  (一)碳基晶片  碳基半導體製造的晶片器件類型與矽基半導體沒有大的差異,可大致將其分為:信息處理晶片、通信晶片和傳感器晶片三類。
  • 矽基晶片即將到達極限?臺積電再傳好消息,我國早已布局
    市場上使用的晶片絕大部分都是矽基晶片,以矽這一材料為基礎鑄造成晶圓,從而刻畫出晶片,矽基晶片從上個世紀60年代應用至今尚未改變。唯一改變的就是晶片的工藝製程越發地精細縝密,從幾十年前的百來納米,到臺積電宣布已經在準備1nm的工藝製程,是他們推動了晶片的發展。
  • ​中科院攻克難題,邁出碳基晶片的第一步,新技術成為國之利器
    目前,矽基晶片是業界的主流。不過,矽基晶片存在對光刻機等精密設備依賴度高;受摩爾定律限制,矽基材料尺寸有物理極限等問題。因此,擁有更高物理極限、電子遷移率、結構穩定性的碳基晶片,成為業界公認的矽基晶片替代者。
  • 國產石墨烯晶圓下線,比矽前景還大的石墨烯優勢何在?
    據此,有媒體報導稱,它「展示了我國在高質量石墨烯材料領域的創新成果」。  8英寸指的是晶圓的直徑(晶圓通常都是圓柱體)。目前最主流的直徑規格有三種:6英寸,8英寸和12英寸,直徑越大製造的難度越大。  據了解,中科院上海微系統所科研團隊自2009年起瞄準石墨烯單晶製備及其電子器件應用的課題開始了攻關研究。
  • 中國石墨烯晶片換道超車,臺積電不再是唯一選擇,華為或成大贏家
    眾所周知,在現代科技領域中,半導體晶片無疑是十分重要的東西,不管是在智慧型手機,還是在人工智慧和AI等技術領域,半導體晶片都發揮著極其重要的作用,由於半導體晶片的研發是屬於高精尖的科技領域,所以想要研發晶片也是非常難的,而我國在晶片領域由於起步較晚,再加上基礎較為薄弱,所以國產半導體晶片的發展相較於美國來說,一直都落後一大截!
  • 中科院院長白春禮力挺碳基晶片:性能預期將超傳統矽基晶片10倍以上
    中科院院長白春禮在論壇上發表關於科技發展和科技產業發展趨勢的主旨演講,指出以石墨烯等材料為核心的碳基晶片將是晶片技術的未來發展方向,其性能將是傳統矽基晶片的10倍以上。  白春禮指出,未來科技發展的三個重點方向是:信息科技、生命健康、基礎研究。
  • 晶片巨變!上海突傳大消息!該來的終於來了
    10年間,從生長出單層,到單晶,再到原子級平整的大面積晶圓,上海科學家終於讓石墨烯從用膠帶剝離出幾微米的樣品,升級為可以規模化生產的8英寸晶圓,並實現了穩定的小批量生產。柳暗花明,一石激起千層浪!如果說,以前製造電晶體這塊「磚頭」的材料,都是用沙子、也就是矽做的,大家稱之為矽晶圓;那麼,石墨烯晶圓,就是用石墨烯為材料,來做的電晶體,進而在這個基礎上,生產晶片。