国产造芯探索新出路,自研石墨烯晶圆或将弥补硅晶圆工艺极限

国产造芯探索新出路,自研石墨烯晶圆或将弥补硅晶圆工艺极限,第1张

不吃鱼挺 科技 :

华为的禁令不是偶然,因为美国想要的正是芯片的垄断性优势,从而长久掌握 科技 主导的地位!从芯片设计到制造生产都拥有绝对的核心技术。而华为的出现彻底打破了高通对市场的独占,这是他们所不允许的“公平竞争”…

【…这样做的后果却只会让中国自给自足。】

微软创始人比尔盖茨对于制裁华为的禁令在的采访中这样表示。

造芯重中之重之一,半导体基础材料硅晶圆,是硅晶柱通过钻石刀片切割而出的晶圆片,尺寸越大生产难度越高。国内虽然需求量巨大,长期以来大多仰赖进口,而大尺寸技术由日本企业垄断。目前国产技术掌握的是小尺寸的量产,大尺寸的8寸和12寸的自产率仍很低。

新进展:上海新升12英寸硅晶圆技术并通过中芯国际的验证,虽然产能较低,但这是国产硅晶圆厂商的崛起!

而更艰难的是光刻工艺,正是华为栽跟头的“卡脖勒颈”之处!最新的NA EUV光刻技术为进军3nm工艺制程而准备,而中芯国际迟迟无法引进EUV光刻机,虽然突破达N+1工艺功耗可以接近7nm,但性能还无法到达,7nm也无法量产,更别说5nm的掘进…台积电和中芯都同样受到美国技术制约,高端光刻机也只有阿斯麦的全球唯一…所以开放7nm之时应该也是3nm商用之时,华为麒麟估计将被迫拉后成隔代产品…

“卡脖子”正是迫使努力的“鼓舞”!

国产造芯在紧追国际脚步的同时,更迈向 探索 新方向的突破!——石墨烯技术可以说是全球同时起步。硅晶圆片在日渐精细的工艺制程下,终要到达它的物理极限,据了解其极致点或是1nm,即使能生产也要考虑到良品率问题!而石墨烯的碳基晶圆被誉为是下一个芯片材料的替换品——国产8英寸石墨烯晶圆实现了小批量生产!

石墨烯被誉为在无数的纳米材料中最薄达0.335纳米!有多薄?一根头发丝的20万分之一,难以置信,这么细都让人类发现了,那既然发现了就得拿来用!

石墨烯造芯片,怎么造?能否达到硅晶圆的级别,因为麒麟9000上可是塞了153亿颗晶体管!

据悉:使用石墨烯碳基晶圆制造芯片性能将会是硅基芯片的10倍以上,更重要的是功耗更低——提高性能同时减少发热量正是手机的极致追求…

而工艺制程上 的推测是28nm的碳基芯片就可以达到7nm的硅基芯片的水平,足足拉近了两代技术,而国产成熟制程可以达到14nm…也就是可以不使用极紫外光光刻机也能达到5nm的级别,论制造消耗也将降低很大的成本支出!

石墨烯材料如此神奇,据悉:在导电性上更是比硅强100倍,导热也比铜高10倍等等优势…都足以表明这是非常有潜力的半导体材料,但为何至今不推广使用?因为:贵!——据悉其价格高达5000元/克!

但价格绝对不是阻挡前进的脚步,关键在于技术,目前的水平在石墨烯提纯上依旧有很多杂质,所以还无法像硅晶柱一般量产,但国产8寸石墨烯晶圆的成功试产,也代表着一次成功的突破,完全足够作为国产技术的先进招牌!

并且据统计关于石墨烯领域的研究,国产研发已拥有37521件专利,占全球67%位居世界第一!

新领域的 探索 ,从被动到主动。掌握一项核心技术就获得一片领域的话语权,拥有技术的优势就能让所谓的禁令无效化,只有加强自研能力才能不再被牵着鼻子走——既然无法获得别人发挥到极致的技术,那就 探索 新技术自己去极致的发挥!

导读

虽然导电性能卓越,但是石墨烯中的电子运动得有些“野蛮”。当电子通过石墨烯时,仍然保持直线与高速,无法受到阻止和控制。因此,石墨烯并不适用于半导体。

众所周知,硅是如今最广泛应用的半导体材料,其带隙足够大,可以用于“开”或“关”电流。这种能力对于构成现代二进制计算机的关键元件晶体管来说至关重要。令人遗憾的是,石墨烯却不具备这样的带隙。

Cheng 表示:“过去,研究人员们是通过简单地拉伸石墨烯打开带隙,但只是拉伸无法使带隙增宽许多。你需要永久地改变石墨烯的形状,从而保持带隙被打开。”

参考资料

【1】Maithilee Motlag, Prashant Kumar, Kevin Y. Hu, Shengyu Jin, Ji Li, Jiayi Shao, Xuan Yi, Yen‐Hsiang Lin, Jenna C. Walrath, Lei Tong, Xinyu Huang, Rachel S. Goldman, Lei Ye, Gary J. Cheng. Asymmetric 3D Elastic–Plastic Strain‐Modulated Electron Energy Structure in Monolayer Graphene by Laser Shocking . Advanced Materials, 201931 (19): 1900597 DOI: 10.1002/adma.201900597

【2】https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2019/Q2/laser-technique-could-unlock-use-of-tough-material-for-next-generation-electronics.html

半导体制冷片散热面可以用石墨烯薄膜散热。

半导体制冷片散热面可以用石墨烯薄膜有效提高制冷效率。杯垫具有体积小、噪音低和效率高的优点。

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。


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