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[導讀]作為全球先進的芯片制造商臺積電,在硅基芯片的研發上已經突破到了5nm工藝,并且正在向2nm工藝進發,但2nm之后硅基芯片的工藝似乎遇到了瓶頸。當前國際與我國市場上普遍使用的都是硅基芯片,也就是利用硅晶片為原材料制造而成的芯片。這一芯片的制造是需要依賴于光刻機完成光刻這一程序的,然而如今我國另辟蹊徑探索碳基芯片的研制,能夠繞開光刻機這一需要長時間努力的領域,為我國芯片性能的提升開辟另一條道路,

作為全球先進的芯片制造商臺積電,在硅基芯片的研發上已經突破到了5nm工藝,并且正在向2nm工藝進發,但2nm之后硅基芯片的工藝似乎遇到了瓶頸。當前國際與我國市場上普遍使用的都是硅基芯片,也就是利用硅晶片為原材料制造而成的芯片。這一芯片的制造是需要依賴于光刻機完成光刻這一程序的,然而如今我國另辟蹊徑探索碳基芯片的研制,能夠繞開光刻機這一需要長時間努力的領域,為我國芯片性能的提升開辟另一條道路,

一、碳基芯片是否需要光刻機

可以肯定的是,碳基芯片是不需要光刻機的,所以也不會使用光刻膠,要不然彭練矛和張志勇教授花費這么大精力去研發碳基芯片還要依賴光刻機的話,那么它的使用價值并不高,畢竟在光刻機的研發上面,我們和ASML的差距還是很大的,那么想要彎道超車就必須擺脫光刻機的控制。而且目前的硅基芯片已經發展到2nm技術,基本已經達到瓶頸,想要繼續突破將會非常困難,那么研發一種全新材質的芯片成為了一個世界科技行業共同的目標。只不過,這一步,我們來得更早一些。

二、普通芯片的制作工藝

傳統芯片的制造過程需要經過是通過拋光、光刻、蝕刻、離子注入等一系列復雜的工藝過程。也就是先用激光將電路刻在掩蓋板上(相當于我們印刷的轉印技術),再通過用紫光通過掩蓋板將電路印在硅片上進行曝光,涂上光刻膠等刻蝕后就能在硅圓上制造出數億的晶體管,最后進行封裝測試,芯片就制作完成。而這個過程是無法離開光刻機和刻蝕機的。

三、碳基芯片的制作工藝

而碳基半導體芯片用到的是碳納米管或石墨烯,碳納米管和石墨烯的制備過程跟硅基晶體管的制備方法有著本質的差別,兩者的主要原料是石墨,目前生產工藝可以通過電弧放電法、激光燒蝕法等多種方式制成。所以碳基芯片電路的加工一定不會用到光刻機。

四、碳基芯片相比硅基芯片有哪些優勢

采用石墨烯制造工藝的碳基芯片,可以達到普通硅基芯片的10倍以上,將繼續推動摩爾定律更好的發展,就算是硅基芯片工藝突破5nm達到2nm工藝,也突破不了10倍的提升。如此超快的速度得力于石墨烯和碳納米管,在信號的傳輸中擁有更好的傳導性能。

碳基芯片進行的是一場芯片界的革命,將打破傳統芯片的市場,重新定義什么叫智能芯片,而且在生產工藝上因為不需要使用到光刻機和光刻膠等設備,這樣也讓我國被這兩種設備卡脖子的局面?,F在我們唯一能做的就竭盡全力去推廣碳基芯片的發展,這是我們芯片行業新的發展目標。

五、彎道超車還需要多久

無論是手機的處理器CPU,還是其他的各種微電路芯片,我國在生產工藝和制造設備中,都要落后國際水平,短時間難以超越。但是碳基半導體的成功研發,可以讓我國在芯片領域中實現彎道超車,達到國際的先進水平。彭練矛教授表示:

“碳納米管的制造乃至商用,面臨最大的問題還是決心,國家的決心。若國家拿出支持傳統集成電路技術的支持力度,加上產業界全力支持,3-5年應當能有商業碳基芯片出現,10年以內碳基芯片開始進入高端、主流應用?!?

相信在不久的時間,通過各個國內廠商的適配和研發,我國的碳基芯片能重新成為世界領先,擺脫被光刻機和光刻膠卡脖子的狀態。搶占碳基芯片產業的控制權。那個時候我們在國際市場上才能有足夠的話語權,并且隨著碳基芯片的發展,我國的智能化設備也會有明顯的提高,這種提升不光是在我們的手機上和數碼產品上,甚至是在軍事、航空等重要領域都會迎來新的突破。

碳基芯片的應用能力也比硅基芯片更加廣。碳基芯片比硅基芯片處理數據的速度更加快,而且功耗也沒有硅基芯片大,碳基芯片未來的發展前景比硅基芯片更加大。在硅基半導體的研發逐漸進入瓶頸期之后,未來全球半導體的發展方向最可能是碳基半導體技術。而我國現在搶先在碳基半導體技術領域實現了技術突破,能夠大大提高我國將來在世界半導體行業中的地位跟話語權,讓“中國芯”更有希望!

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