
中国的本土企业也在努力地积累和研究相关的技术,这些技术将会在将来获益。首先,我们要说的是,摩尔定律是什么,为什么它会对半导体产生如此大的影响。戈登·摩尔,英特尔的共同创始人,提出了著名的摩尔定律:每18到24个月,集成电路上的元件数目就会翻一番,而其性能也会翻一番。这就意味着,在每一块硅片上,晶体管的体积会变得更小,也会变得更多。但是今天,一块指甲盖大小的晶体管可以容纳一百亿个,而硅晶体管也已经接近了它的物理极限。摩尔定律的继续,要求新的材料,新的装置。
目前,人们对二维半导体的前景非常看好,因为传统的硅片晶体是以三维块状半导体为基础,使得电子难以透过纳米尺寸的通道。然而,由于二维材料的存在,使得晶体管的体积变得更小,变成了一种更容易让电荷在其中自由流动的超薄晶体管。
由光敏材料及器件研究中心的黄博士、物理学院的李金龙教授带领的一个研究团队,成功地利用了一种新型的超薄电极材料(Cl-SnSe2),实现了二维半导体电子及逻辑电路的自由控制。
该研究成功地解决了费米能级钉扎问题,使得传统的二维半导体器件难以完成互补逻辑电路,只显示 N型或 P型器件的性能。利用这种新的电极材料,可以实现 N型、 P型的功能,从而形成一种高性能、低功耗、互补逻辑的逻辑电路。
黄教授预测,这种新型的二维电极材料将会是很薄的,具有很高的透明度和d性。所以,他们可以应用到下一代的可弯曲的、透明的半导体装置上。南洋理工大学,北京大学,清华大学和北京量子资讯 科技 研究院的研究者们,近期展示了一种将单晶体滴定在二维半导体上的方法,即高 K钙钛矿的一种氧化物。该技术将为新的晶体管和电子器件的发展提供新的可能。
报告中提及了一种叫做“一种钙钛矿”的单晶滴定锶,以前人们已经发现,用一种具有不同的原子结构的钙钛矿氧化物难以实现。但是,这个研究小组使用了一种聪明的方法,它能够超越这个极限,使材料的组合几乎是无限的。
研究者称,他们发明的晶体管可以用来制作互补的 MOS电路,同时也可以降低功率消耗。在将来,这些装置将会被大量生产,用以研发低功率的逻辑和微型晶片。前不久,王欣然教授和南京大学王金兰教授的研究小组共同宣布,世界上第一个大规模、均匀的二层二硫化钼,这是目前已知的最好的二维半导体材料之一,薄膜的外延生长。
东南大学教授马亮说:“我们的研究成果,不但打破了二硫化钼薄膜的层数可控生长技术瓶颈,开发出了性能最高的二硫化钼膜器件,并将其应用到其它二维材料的外延上,为以后的硅半导体器件的发展开辟了新的思路。”
在二硫化钼的研究中,二硫化钼的载流子迁移率和驱动电流都比单层二硫化钼高,在电子设备的应用中占有很大的优势。然而,采用常规方法制备的二硫化钼双层膜存在着层数均匀性差、膜不连续性等问题,研究小组提出了一种新型的基板诱导成核和“齐头并进”的新型生长机理。
值得一提的是,芯片制造商们,也在积极地进行着新的研究。英特尔与台积电将于2021年12月举行的 IEEE国际电子装置大会上,为解决二维半导体高阻、低电流问题提供了解决办法。在半导体与金属的接触处,存在着锋利的电阻尖,这是目前二维半导体面临的最大阻碍。
台积电与英特尔公司采用了半金属锑作为接触材料,以减少半导体与触头间的能量壁垒,以达到低阻性。从2019年起,台积电一直在寻求一种可以替代硅的二维材料。台积电在今年五月率先宣称,他们已经找到了半金属铋可以在很低的电阻下,成为二维半导体的粘结剂。但是铋的熔点太低,不能承受后续的晶片高温处理。
南京大学电子工程学院王欣然博士团队,着眼于中国国内市场的发展,在2021年九月,天马微电子(深天马)与天马公司的合作,为今后 Micro LED技术的发展开辟了一条崭新的技术路径。
由于国际环境等因素的影响,全球半导体产业链出现混乱的现象,导致华为等一些国产半导体企业发展受阻。然而,技术封锁不但没有压倒这些中企,反而让我国迎来了“黄金发展期”,许多企业纷纷走向了自主研发的道路,即便从最基础的工艺做起,虽然速度不快,功能不多,却为国产芯片的崛起打下了坚实的基础。
国产半导体行业迎来好消息
随着各大厂家对半导体技术的不断攻坚,国内芯片行业又传来了一条喜讯!一家名为“摩尔线程”的半导体企业突然宣布,公司在半导体研发上取得了重大突破, 首颗国产全功能GPU研制成功,芯片内部嵌入了3D图形计算核心、AI训练与推理计算核心,高性能计算核心,超高清视频解码计算核心等 。也许不少人可能会对此嗤之以鼻,认为不就是GPU吗,又不是CPU,有什么可自豪的呢?
众所周知,GPU是计算机与显示设备连接的重要纽带,随着显示设备硬件技术的不断升级, 游戏 等产业的快速发展,消费者对视觉体验要求越来越高,CPU已经很难处理我们所用到的4K信号、3D图形渲染任务,这就要用到GPU了,因为GPU在图形处理方面有着CPU无法比拟的性能。而且随着数字经济的快速崛起,万物互联的元宇宙时代即将来临,消费市场对图形处理的需求也将呈爆发式增长,这也意味着GPU未来所扮演的角色将日益凸显。
然而可惜的是,长期以来美国芯片巨头英伟达、AMD、英特尔以绝对优势占领着全球GPU市场,甚至垄断着整个显卡行业。我国虽然也有GPU芯片企业,但此前所研制的GPU并非全功能,只有AI训练、高性能计算等部分功能, 而此次摩尔线程研制成功的全功能GPU,不但打破了长期以来外国巨头所垄断的局面,实现了突围,同时也填补了中国在全功能GPU芯片领域的空白。
让人关注的是,摩尔线程这家企业成立的时间为2020年10月份,仅仅一年的时间,就成功研制出了国产首颗全功能CPU,而此次摩尔线程在公布GPU的同时,也宣布已经完成了A轮20亿的融资,旨在用于GPU芯片的批量生产、GPU SOC的关联性研发、生态系统的拓展,不得不为摩尔线程和国产半导体产业的崛起速度点赞!
研发速度为何如此之快?
在国内半导体市场,我们能看到一些企业,曾经致力于芯片的研发,但由于碰到了巨大困难被迫将研发任务放到了wifi、图像、信号处理器等周边产品。但近年来国产芯片的发展速度却如此之快,300多天就能实现全功能GPU芯片的研发,这到底是什么原因呢?
用一句话来说,那就是人才回归。 越来越多的半导体人才看到国内企业面临着技术封锁,外加上我国对半导体产业的重视程度日益提升,针对一些新企业推出了许多免税等优惠政策,也针对许多重点项目设立了不限年龄、不限学历的“揭榜挂帅榜单任务”,这让许多尖端人才放弃了海外的高薪工作毅然回国,助力祖国半导体产业的崛起!就比如说美国加州大学的顶尖芯片人才常林,以研究“石墨烯”技术闻名的曹原等,这些人才是国产 科技 实现突破的希望。
2019年是5G元年,中国走在了世界最前沿,2020年是“芯崛起”元年,相信不远的将来,国产半导体必然会脱胎换骨!曾经你对我的爱答不理,相信未来的我会让你高攀不起!
关于国产半导体,大家怎么看?
一直以来,半导体行业都是国内产业生产的薄弱之处,很多技术都依赖于外企。
像EUV光刻机、芯片核心制造技术以及高端光刻胶等方面,但同样我们在芯片设计、封测技术等方面也占据了世界前列的位置。
如今,随着局势的变化,华为因芯片断供产生的后续影响已经初步显现,它让国产其他相关企业认识到只有自己掌握了核心技术才能避免在这些方面受到技术上的"卡脖子"。
11月13日,根据新浪 财经 最新报道,国内光刻胶领域迎来好消息,对于国内7nm芯片制造或可迎来重大突破。消息显示,国内宁波南大光电材料有限公司已正式宣布,首条ArF光刻胶生产线已经正式投入生产,预计项目完成后年销售额达10亿元。
目前该公司已经将生产出来的ArF光刻胶样品送至客户手中进行测试,如果测试成功,那么该公司将迎来更多ArF光刻胶方面的订单。
或许有小伙伴不太了解ArF光刻胶。
光刻胶在芯片生产中起到很关键的作用,可以说它是集成电路产生制造中的核心材料,对于芯片最终呈现的质量和性能方面都有很大的影响,因而光刻胶的成功对于生产制造芯片也有很大的帮助。
目前来说,虽然国内不乏有主营光刻胶的企业,但在ArF光刻胶这样的高端种类却几乎100%依赖于外企,而ArF光刻胶在对于28nm-7nm工艺芯片的生产起到至关重要的作用,因而可以说这一次在ArF光刻胶上的突破也预示着在7nm芯片制造上迎来突破!
根据资料显示,目前高端光刻胶主要集中于美企和日企手中,所占份额达全球光刻机份额的95%,而这一次宁波南大光电材料有限公司在ArF高端光刻胶中的突破也预示着国产半导体的逆势崛起,将打破美日企业在高端光刻胶领域上的垄断。
不过,想要避免外资企业在技术上的垄断,光靠一家公司明显后劲不足,但就如今的发展趋势来说,目前国产半导体相关企业已经纷纷在各自的领域中寻找突破之路。
上海微电子、上海华虹半导体、晶瑞股份等公司在芯片生产工艺上以及光刻机上等方面寻求突破口,照这样的趋势发展,未来国产半导体行业将迎来新生!
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