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“碳基芯片”迎来突破!中科院正式公开宣布水平超越国际同行

来源:安博电竞注册中国官网    发布时间:2024-09-30 22:12:54

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  前几天,华为正式对外发布了新一代高端自研芯片麒麟9000,这是世界上首款同时集成了CPU和基带芯片的5G Soc,采用业界最领先的5纳米工艺设计,指甲盖大小的芯片里集成了153亿个晶体管,比苹果最强的A14芯片还多了30%,可见华为的研发能力之强

  然而让人不得不接受的是,麒麟9000既是华为拿出的最强代表作,也有一定的可能是华为芯片的“绝唱”。因为按照美国在9月15日刚刚生效的最新禁令,无论是台积电还是三星都因为使用了美国的技术,不能为华为代工芯片,所以华为即使再武艺高强也不得不暂时“封刀”

  为了尽快研发出中国人100%自主可控的半导体技术,我国的科研工作者采用“两条腿走路”的方式一起往前推进

  第一条腿继续顺着欧美的技术路线走,研发硅基材料半导体芯片。由于欧美国家设置了大量的专利壁垒,导致这条路走起来异常困难,而且硅基材料有个缺点,一旦芯片工艺来到1纳米左右,硅材料的不稳定性会导致芯片的散热和功耗不可控,硅基芯片或将迎来终点

  因此,第二条腿就是寻找新的半导体材料。目前业界公认的最大有可能取代硅的就是碳材料,研究之后发现,碳的电子迁移率、结构稳定性都完胜硅材料,因此即使90纳米的碳基芯片,其性能也完全超越28纳米甚至14纳米的传统硅基芯片!

  好消息是,我国在碳基芯片方面完全走在世界前列,历经近20年探索研究之后,以北大彭练矛院士团队和中科院团队为代表的中国科技工作人员取得了不少重大成果。

  根据国内媒体26日报道,在刚刚结束的2020中国国际石墨烯创新大会上,中科院中科院上海微系统所科研团队正式公开宣布了他们最新的研究成果:一块8英寸石墨烯单晶晶圆,无论是尺寸和质量均处于国际“领跑”地位,完全超越国际同行,而且已能小批量量产!

  可喜可贺!这个成果将至少从两方面大大加速中国碳基芯片的研究进程,甚至改变未来世界芯片发展的格局

  这块8英寸石墨烯单晶晶圆是人类首次制备出这么大尺寸的碳基晶圆,这就证明碳基芯片的量产是完全可行的,像台积电和三星用来制造传统硅基芯片的晶圆,尺寸也不过6英寸、8英寸和12英寸而已

  简单解释一下石墨烯单晶晶圆是啥意思,石墨烯大家都听说过,是一种单层的网状碳原子结构,而石墨烯单晶晶圆就是指纯度在99.9999%以上的单层碳材料,有了晶圆就可以切成晶片,接着进行蚀刻、离子注入、光刻等一系列步骤,碳基芯片就做出来了

  因此,中科大团队制备出可以量产的8英寸石墨烯单晶晶圆,代表着大规模制造碳基芯片的第一步已完成,如果把碳基芯片比作造房子,那么当前已经有了砖和沙子水泥,就差图纸和工人来施工了

  大家知道,我国还有另外一个团队在研究碳基芯片,这就是彭练矛院士带领的北大科研团队

  北大团队研究的是如何通过碳材料制备晶体管,因此比中科大团队的研究距离制造出碳基芯片更近,因为芯片就是无数个晶体管构成的,一旦能制造单个碳晶体管,那么再解决一些工艺难题就能轻松实现碳基芯片的制备了!

  根据媒体公开报道,今年6月份,北大团队彭练矛院士郑重宣布:通过采用多次聚合物分散和提纯技术,成功研制出世界上首个5nm碳纳米管CMOS器件,至少领先国际同行2~3年时间!

  因此,中科大团队在大规模制备碳基芯片材料方面迎来突破,而北大团队在制备单个碳基芯片方面也有了重大成果,一个解决碳基芯片大规模量产问题,一个解决单个碳基芯片的研制问题,一旦完成“会师”,也就是中国碳基芯片真正的完成“弯道超车”之时!

  需要说明的是,目前距离真正可用的碳基芯片至少还有3年的时间,而且首批碳基芯片只有90纳米制程左右,由于工艺成熟度问题,其性能或许只与28纳米的硅基芯片相当,所以对于短期解决华为芯片的问题,帮助不大

  但是从另一方面来讲,在硅基芯片即将“寿终正寝”之时,碳基芯片作为最强有力的继承者,是值得花大价钱去研究的,因为谁先突破,谁就掌握了下一个芯片时代的控制权!