目前全球能生產5nm工藝製程光刻機的唯有荷蘭的ASML,其大部分產能都給了晶片代工巨頭臺積電,由於ASML所製造的光刻機含有大量的美國零件與技術,在晶片禁令的限制之下,我們是一機難求。
美國晶片禁令之後,任正非曾感慨,「我們的海思可以設計出全球最頂尖的晶片,但國內卻沒有相應的光刻製造設備」。
顯而易見,我國若想在高端智能領域實現晶片自主,就必須突破高端光刻技術。
需要強調的是,光刻技術的研發堪比原子彈,在沒有外力的情況下,閉門造車的難度可想而知。
面對這樣的情況,中國工程院士張鈸教授表示,「我們(中國科技)必須要選擇新燈塔、新航道」。
果然,近日中科院宣布了一項重大的技術突破,被業內人士定義為中國芯彎道超車的轉折點。
據路透社消息,中科院開發完成了全球首個8英寸石墨烯晶圓,不管是在尺寸還是在性能上,都非常完美,除了中國之外,現在還沒有任何國家能夠做到。
要知道石墨烯晶圓是生產碳基晶片的必備基礎材料,碳基晶片與美國斷供我們的矽基晶片有著本質的區別,兩者相比,碳基晶片不管是穩定性或者是傳輸效率,都遠超矽基晶片,科學家們的實驗表明,同等工藝水平,碳基晶片的整體性能是矽基晶片的十倍。
最關鍵的一點是, 碳基晶片的製造,對光刻設備的要求沒有那麼高,我國的上海微電子在今年8月份就已經完成了28nm工藝製程光刻機的開發,這個純國產的光刻機,在工藝技術水平上,已經滿足了製造碳基晶片的基本條件。這意味著,將來我國碳基晶片的量產,完全繞開了ASML的EUV光刻機。
目前制約我國大規模量產碳基晶片的難點有三個,分別是純度問題、碳納米管的聚集趨勢、成本問題。
純度問題、聚集趨勢方面,我國已有實質性的改進,北大的彭練矛教授一直致力於碳基晶片相關領域的研究,已經能在1微米空間裡放下100至200根碳納米管,直徑為1.45±0.23nm,只需假以時日,便可以完善。
成本問題才是關鍵,因為不管是矽基晶片或是碳基晶片的研發,最終目的都是投入商用,矽基晶片技術已經非常成熟,價格基本全球穩定。
然而碳基晶片方面,製造碳納米管的成本現在已經非常昂貴了,一旦商用,勢必會大幅度提升智能產品的價格,以手機為例,5千塊錢的5nm矽基晶片手機和2萬元的5nm碳基晶片手機,消費者會怎麼選?
21世紀是碳時代,因為5nm、3nm甚至2nm的矽基晶片已經逼近物理極限,儘管碳基晶片還有相應的許多難題,但已然成為時代的主流。
碳時代,在中科院以及許多中國科學家們的努力之下,我國已經實現領跑,隨著相關工藝技術的日趨成熟,碳基晶片勢必會完成對矽晶片(美科技晶片)的替代,實現中國芯的同時,我們也將從被動挨打的角色轉變為規則的制定者。
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