碳基半導體與碳化矽晶片有什麼區別

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碳基半導體與碳化矽晶片有什麼區別

21IC 發表於 2020-06-13 10:33:25

　　我國近日在碳基半導體材料的研製方面有了非常重要突破，近日在碳化矽晶片量產方面也取得重大進展，相同的「碳」字，不同的材料，一個是晶片，一個是晶片。

　　矽基半導體、碳基半導體以及碳化矽晶片的區別：

　　一、碳基晶片是熱兵器，矽基晶片是冷兵器

　　碳基半導體，就是碳納米管為材料的半導體，而我們現在所說的晶片是採用的矽晶體，用於製造晶片的話，可以簡單的理解為，一個是用碳製造的晶片，一個是用矽製造的晶片，材料本質上完全不同;

　　和矽電晶體相比較，使用碳基半導體製造晶片，優勢很大，在速度上，碳電晶體的理論極限運行速度是矽電晶體的5-10倍，而功耗方面，卻只是後者的十分之一。

　　這次，北大張志勇與彭練矛教授在高密度高純半導體陣列碳納米管材料的製備方式上獲得突破，意味著我們很有可能打破在矽晶體晶片上的落後局面，而直接進入到碳納米管晶片領域，說句牛氣的話，兩者不在一個緯度，一個是熱兵器，一個是冷兵器，差距很明顯。

　　二、國產碳基半導體研究躋身世界第一梯隊

　　更為關鍵的一點是，現在西方國家，尤其是美國，在一切有關矽晶片製造的技術、設備、材料、公司、人才等等方面，所取得技術優勢，都是建立在矽晶體晶片之上的。

　　而一旦碳納米管材料進入實際應用階段，所帶來的影響是超乎想像的，雖然還不至於說美國等西方國家、企業所建立起來的半導體產業優勢，將全部歸零，但是，最起碼對於我們來說，我們已經躋身於碳基半導體領域的第一梯隊，具有了很大的先發優勢。

　　至於說，碳基半導體擁有如此大的優勢，那為何西方國家沒有研製呢？這又是一個誤解，美國等西方國家，還有日韓等傳統的半導體強國，不但研究了，而且時間很早，不過，基本上都是半途而廢，除了現在美國還在進行， 其他國家基本上都因遇到技術難題的放棄了研製，包括英特爾這樣的巨頭，也放棄了。

　　三、碳基半導體材料，是基礎科研中的基礎

　　彭練矛教授研究團隊則在碳基半導體的研製方面，已經進行了二十多年，二十年的堅守與付出，才有了今天的成功，由此可見，碳基半導體材料的研製難度之大，超乎想像。

　　所以，當我們的科研團隊獲得突破之後，國人是如此的激動。這個也充分反映出來，在基礎科學、基礎材料的研究方面，真的非常耗費時間，有的科研人員，可能耗費了一輩子的精力，也沒有出多少成果，而正是張志勇教授、彭練矛教授等科研人員的堅守與不懈努力，才有了今天的成就，可以說，做基礎科研的人，才是非常了不起的人！

　　四、碳化矽的主要應用領域不是晶片

　　現在晶片使用高純度矽製造的，碳基半導體晶片是用碳製造的，而碳化矽則是屬於碳與矽的化合物，在屬性上區別很大。

　　雖然碳化矽也是一種半導體材料，不過，SiC的主要應用方向是在功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料領域。

　　而在半導體應用上，碳化矽的應用主要在大功率、高溫、高頻和抗輻射的半導體器件上，以滿足高壓、高頻、高功率、高溫以及抗輻射等半導體器件的應用需求。

　　這次，中國電科（山西）碳化矽材料產業基地實現了國產4英寸高純半絕緣碳化矽單晶襯底材料的工業生產，也突破了6英寸高純半絕緣碳化矽單晶襯底的研製，意味著打破了國外廠商對我國碳化矽晶體生產技術的長期封鎖，將對碳化矽襯底的射頻器件以及電力電子器件領域帶來重要的推動作用。

　　矽基半導體、碳基半導體以及碳化矽晶片都屬於基礎材料科學，在研究需要長期的探索，尤其是在高純度製造方面，更需要花費大量的精力。該技術一旦獲得成功，就會建立起來極高的技術壁壘，而現在我們在碳基半導體、碳化矽晶片的研製方面，都已經獲得了突破。

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