自從美國總統川普宣布禁止使用美國技術給華為代工晶片,華為就被開始努力,包括自研晶片,自研光刻機,甚至連中科院都牽扯進來,發表了用碳基晶片代替矽晶片觀點,頓時行業一片叫好,什麼碳基電子是國產晶片技術突圍利器啦,什麼碳基晶片快速換道超車拉,什麼臺積電開始後悔拉,華為或成最大贏家拉等等
理想很美好,但是現實很殘酷。
矽晶片之所以被大規模應用,是因為矽能通過各種氣態化合物來合成性能穩定介電常數優秀的氧化物和氮化物。
而所謂的碳電晶體,根本沒法量產的,碳太活潑了而且介電常數又低,而且碳本身是導電的。而且矽基的cmos,不差的工藝基本都是12寸晶圓,納米級線寬製程。
其次,二者的成本。
矽是僅次於氧第二豐富的元素,它的來源非常廣泛,從石英巖和砂子(主要成分二氧化矽)中就能夠以較低的成本提取出純矽。
碳基半導體晶片用到的是碳納米管或石墨烯,碳納米管和石墨烯的製備過程跟矽基電晶體的製備方法有著本質的差別,兩者的主要原料是石墨。
目前我們已經通過化學方法,把單個的碳納米管放置在矽晶片上想要放的特殊溝道裡,但相比於晶片中能放置上千萬個矽電晶體的數量,科學家們最多只能同時放置幾百個碳納米管,遠遠無法投入商業化。其次,要想把碳電晶體排布在晶圓片上,需要更加精準的刻蝕技術。靠碳基晶片超越可能性極低,碳基晶片未來十年都不一定有出頭之日。