今年10月29日,中科院上海微系統團隊公布了一種新型晶片材料:8英寸石墨烯晶圓。這一發明意味著60年來晶片材料終於取得了新的突破。
8英寸石墨烯晶圓的出現會將晶片科技帶向一個新的紀元,一個屬於我們的晶片時代即將到來,對此,許多媒體都在喊話:美國,你慌不慌?
碳基晶片是新紀元晶片的選擇
可以將石墨烯晶圓叫做碳基晶圓,以碳基晶圓造出的晶片叫做碳基晶片,當下我們在使用的晶片由矽基晶圓打造,所以叫灰機晶片。
不僅中國科學院參與其中,清華大學、國防科技大學等985、211的學生早就開始了碳基晶片或者石墨烯晶圓的研究,接觸晶片危機我們有了新的突破。
碳基晶片:吹上天
科學界並沒有給出一個準確的額數字,但外界已經將碳基晶片吹上了天:說90nm的碳基晶片相當於45nm的矽基晶片,也說90nm的碳基晶片媲美28nm矽基晶片,更有甚者提到,碳基晶片發展到28nm級別,將徹底超越3nm矽基晶片。
且不對這一組的真假進行辯論,可以看出同級別的兩者進行比較,碳基晶片是完虐矽基晶片的,無論是功耗還是性能。
不管媒體猜測的如何,可以確定的是,碳基晶片在功耗、效能、速率上都要在矽基晶片的幾十倍以上,可以幫助人類製作更精巧的晶片。
矽基晶片的材料極限:吹大的氣球
研究碳基晶片最大的意義在於矽基晶片早就達到了材料極限,並且材料極限的問題一直都沒有解決,只是靠著晶片工藝製程的進步。
文章開頭之所以說8英寸石墨烯晶圓是首次材料突就是因為此前晶片上的突破,幾乎都是為了輔助晶片工藝製程不斷突破。
根據臺積電的官方消息,他們已經在研究1nm的技藝。
就臺積電和三星的技術來看,他們2022年實現3nm和4nm晶片晶片的量是已經經官方證實的事情,但其實臺積電早就在2nm工藝製程上領先一步。
臺積電很早以前就說過希望這裡能出兩三個諾貝爾獎,來到1nm的領域,臺積電已經進入了新的領域,越發能感受到矽基晶片的材料極限如同吹到不能再吹的氣球。
矽基晶片的材料極限:20nm時就出現
手機晶片發展到 驍龍810晶片、蘋果 A8晶片、聯發科X20晶片的時候,就開始出現設備漏電、異常升溫等不正常的額問題,這恰恰是在20nm的時候。
說明此刻20nm晶片上所能承載的電晶體已經達到了頂峰,剛好當時臺積電和三星都站出來將工藝製程提升到極致,才避開了這次危機。
第二次危機是在7nm向5nm過度,也就是當下這個時代,這一次不得不誇一誇ASML的EUV光刻機及時出現,拯救了搖搖欲墜的晶片科技。
但是臺積電已經突破到1nm級別,他真的不會把矽基晶片這個已經吹大的氣球,吹爆嗎?這是一個值得懷疑的問題。
如何拯救晶片危機:兩個路
要解決晶片危機,只有兩條路可以走,一條是幾十年下來的法子改進工藝製程,另一條出路就是尋找新的可替代材料,從根本上解決問。
就第一個法子而言,改善工藝製程離不開光刻機的支持,當下的EUV光刻機在未來是不夠看的,還要發展,臺積電、三星等企業也要加油。
所謂的5nm晶片、3nm晶片、1nm晶片,並不是晶片越做越小,而是晶片電路之間的阻隔越來越薄,晶片的本質本來就是一串集成電路。
第二條石墨烯晶圓造碳基晶片的路,我,們已經發展到90nm級別,雖然還很遙遠,但入門了就快了,不是嗎?
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