“南泥湾”项目重中之重—石墨烯芯片！华为新芯片领域突飞猛进

今日华为消费者业务总裁余承东说华为将停止麒麟芯片的生产，听到这个消息我很想哭，发自内心的难受！作为一个忠实的铁粉非常失落！

记得2018年余承东在某发布会上说，华为已经进入石墨烯芯片的研发，而石墨烯制造的芯片电磁延迟时间缩短整整1000倍，这也意味着石墨烯芯片处理信号时间能够缩短1000倍，运算速度也能够提升1000倍，这样的性能又让人热血沸腾！从余总18年说出这一消息，也说明华为对石墨烯芯片的研发时间已经不算短！

石墨烯材料是制造业领域的一种高端材料，甚至被誉为世界最强的一种晶体，这种材料具有优秀的导热导电性能，并且可塑造性强，堪称一种万能超导材料，也正是因为石墨烯在工业发展中存在着巨大潜力，所以中国科学家们长期以来一直在密切关注石墨烯材料技术的发展，并且努力突破这种技术，如今石墨烯在芯片领域已经取得了成功。

如今世界上各主要 科技 强国都在致力于研制超级计算机，而这些计算机的性能实现也离不开各种芯片，毕竟计算机运算能力强弱的关键就在于芯片处理速度，受传统芯片技术影响限制，现有的计算机运算性能想要提升已经变得非常困难，目前各国主流做法就是给计算机增加更多的芯片，然而石墨烯芯片的出现从根本上解决了这一难题，由于石墨烯芯片的速度性能提升了1000倍，所以一块石墨烯芯片就等于1000块传统芯片。

石墨烯因其超薄结构以及优异的物理特性，在 FET 应用上展现出了优异的性能和诱人的应用前景. 如 Obradovic 等研究发现，与碳纳米管相比，石墨烯 FET 拥有更低的工作电压﹔Wang

等所制备的栅宽 10nm 以下的石墨烯带 FET 的开关比达 10的7次方 ﹔Wu 等采用热蒸发 4H-SiC 外延生长的石墨烯制备的 FET，其电子和空穴迁移率分别为 5,400 和4400平方厘米 /V•s，比传统半导体材料如 SiC 和 Si 高很多﹔Lin 等制备出栅长为 350nm 的高性能石墨烯 FET，其载流子迁移率为2700 平方厘米 /V•s，截止频率为 50GHz，并在后续研究中进一步提高到 100GHz﹔Liao 等所制备的石墨烯 FET 的跨导达 3.2mS/μm，并获得了迄今为止最高的截止频率 300GHz，远远超过了相同栅长的 Si-FET (~40GHz)。然而, 由于石墨烯的本征能隙为零，并且在费米能级处其电导率不会像一般半导体一样降为零，而是达到一个最小值，这对于制造晶体管是致命的，为石墨烯始终处于“开”的状态。

另外，带隙为零意味着无法制作逻辑电路，这成为石墨烯应用于晶体管等器件中的主要困难和挑战。因此, 如何实现石墨烯能带的开启与调控，亟待研究和解决。

纳米碳材料，特别是石墨烯具有极其优异的电学、光学、磁学、热学和力学性能，是理想的纳电子和光电子材料。石墨烯具有特殊的几何结构，使得费米面附近的电子态主要为扩展π态。由于没有表面悬挂键，表面和纳米碳结构的缺陷对扩展 π 态的散射几乎不太影响电子在这些材料中的传输，室温下电子和空穴在石墨烯中均具有极高的本征迁移率 (大于 100000平方厘米/V•S )，超出最好的半导体材料 (典型的硅场效应晶体管的电子迁移率为1000 平方厘米/V•S )。作为电子材料，石墨烯可以通过控制其结构得到金属和半导体性管。在小偏压的情况下，电子的能量不足以激发石墨烯中的光学声子，但与石墨烯中的声学声子的相互作用又很弱，其平均自由程可长达数微米，使得载流子在典型的几百纳米长的石墨烯器件中呈现完美的d道输运特征。典型的金属性石墨烯中电子的费米速度为

，室温电阻率为

，性能优于最好的金属导体，例如其电导率超过铜。由于石墨烯结构中的 C–C 键是自然界中最强的化学键之一，不但具有极佳的导电性能，其热导率也远超已知的最好的热导体，达到 6,000W/mK。此外石墨烯结构没有金属中的那种可以导致原子运动的低能缺陷或位错，因而可以承受超过10的9次方A 平方厘米的电流，远远超过集成电路中铜互连线所能承受的10 的6次方A 平方厘米 的上限，是理想的纳米尺度的导电材料。理论分析表明，基于石墨烯结构的电子器件可以有非常好的高频响应，对于d道输运的晶体管其工作频率有望超过 THz，性能优于所有已知的半导体材料。

所以石墨烯是目前作为芯片最理想半导体材料！华为早些年开始了石墨烯芯片的研发，又在前段时间透露华为芯片生产工艺专利和芯片工艺相关人员的招聘，说明华为在石墨烯芯片领域有了新的突破，现在需要解决的可能是生产工艺和生产设备的研发和调试工作了，相信在未来两年华为的麒麟芯片将用到新的材料(石墨烯)，新的芯片构架和新的生产工艺，或许也就是“南泥湾”项目去美化的核心项目之一！

不管是地雷阵还是万丈深渊，我们伟大的华为都会义无反顾的突破所有障碍快速成长成为最伟大的公司！@赵明 @华为中国 @余承东 @华为终端 @荣耀老熊

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从航母到理想L9都使用了碳化硅材料，是因为该材料有如下优势。

一、碳化硅是优秀的第三代半导体材料

性能优良的碳化硅，代表着先进的生产力，第三代半导体材料是由碳化硅、氮化镓等构成的一种宽禁带半导体材料，它的击穿电场高、热导率高、电子饱和率高、抗辐射能力强。

因而可以在高温、高频率环境下工作，并可在低功耗条件下实现高功率工作。

二、推动新能源汽车变革

早在2018年，特斯拉MODEL 3在主逆变器中就率先安装了24个由意法半导体生产的碳化硅MOSFET功率模块，这也是该种材料在民用方面较早的大规模应用。

以新能源汽车为例，根据Cree公司的计算，如果将纯电动汽车的电源元件转换为碳化硅，则可以提高电能转换效率，提高电能利用效率，降低无效热耗，从而降低整体能耗5%-10%。

2019年，碳化硅功率装置的市场规模达到5.41亿美元，2025年有望达到25.62亿，年均复合增长率30%左右。随着下游应用如电动车等的不断发展，导电碳化硅基板的市场将会迅速发展。

在应用方面，未来5年，高速发展的新能源汽车将是碳化硅行业的一个长期发展动力。2025-2030年，由于充电桩设施完善，光伏技术成熟，碳化硅产业有望成为第二、第三个驱动力。

三、应用市场十分广泛

碳化硅不仅仅可以应用在新能源汽车，在高铁列车、航空航天、无线通讯等行业中都有广泛的应用前景，但碳化硅的市场潜力还没有完全开发出来，从产业链的中游来看，它的成长空间很大，将会是推动上游材料发展的一大推动力。

可以。半导体可以根据掺杂剂的种类进行分类。完全不含任何杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体（intrinsic semiconductor）；而根据掺杂元素的不同我们可以分为n型或p型半导体。

硅元素和锗元素位于第四主族，最外层有4个电子，结构稳定，是理想的半导体材料。我们把最外层具有5个电子的第五主族元素，如磷（P）、砷（As）或锑（Sb）作为杂质掺杂到硅中，即可制成n型半导体。第五主族元素中的5个电子的其中4个和硅结合，剩余的一个即可自由移动成为自由电子，而这个电子就是n型半导体的载流子，如图所示。

掺杂形成n型半导体

同理，把最外层具有3个电子的第三主族元素，如硼（B）、镓（Ga）或铟（In）作为杂质掺杂到硅中，即可制成p型半导体。第三主族元素的3个电子和硅的3个电子结合，其中一个价电子将不足以使硅和硼键合，从而产生了缺少电子的空穴，这个空穴就是p型半导体的载流子，如图所示。

掺杂形成p型半导体

其中 “n” 代表负电，取自英文negative的首字母。 “p” 表示正电的意思，取自英文positive的首字母。

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