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推动芯片产业前进,石墨烯或将替代硅基材料立大功!

20-08-19 10:36 1612次浏览
独善其身
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日前,知名媒体EET报道,他们认为石墨烯芯片在未来将会成为延续摩尔定律的关键。

美国15亿美元的电子复兴也将石墨烯列为重点关注方向。
自从石墨烯在2003年被发现以来,研究者发现它具有优异的强度、导热性和导电性。最后一种性质使得这种材料非常适合用来制作电路中的微小接触点,用石墨烯自己制成电子元件——特别是晶体管。
我们知道,硅基材料集成电路主频越高,热量也随之提高,并最终撞上功耗墙。目前硅基芯片最高的频率是在液氮环境下实现的8.4G,日常使用的桌面芯片主频基本在3G到4G,笔记本电脑为了控制CPU功耗,主频普遍控制在2G到3G之间。

但如果使用石墨烯材料,那么结果就可能不同了。因为相对于现在普遍使用的硅基材料,石墨烯在室温下拥有10倍的高载流子迁移率,同时具有非常好的导热性能,芯片的主频理论上可以达到300G,并且有比硅基芯片更低的功耗——早在几年前,IBM在实验室中的石墨烯场效应晶体管主频达155G。
因此,在前端设计水平相当的情况下,使用石墨烯制造的芯片要比使用硅基材料的芯片性能强几十倍,随着技术发展,进一步挖掘潜力,性能可能会是传统硅基芯片的上百倍!同时还拥有更低的功耗。

从目前石墨烯电子学已经取得的进展来看,至少有两个重要的方面是可以确认的。第一是石墨烯器件相对于硅基器件来说具有更好的特性,无论是速度、功耗还是可缩减性,可以被推进到 8nm 甚至 5nm 技术节点,这正是 2020 年之后数字电路的目标。第二是石墨烯的数字集成电路的方案是可行的。

IBM 发表的系统计算表明,石墨烯基的芯片不论在性能和功耗方面都将比硅基芯片有大幅改善。例如,从硅基 7 nm 到 5nm技术,芯片速度大约有 20%的增加。但石墨烯 7nm 技术较硅基 7nm 技术速度的提高高达 300%,相当 15 代硅基技术的改善。

目前石墨烯材料的主要挑战来源于规模生产面临的高可控性材料加工问题,即必须在绝缘衬底上定位生长出所需管径大小的半导体 石墨烯。但是到目前为止,对石墨烯生长进行严格的控制还是没有实现。另一个问题是供应链的问题,硅的成本及稳定性的优势还在,芯片厂及封装厂谁愿意开第一枪,就让我们拭目以待。
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独善其身

20-09-09 09:45

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东旭光电这个破股,NND,我放了一个月它不涨,卖在最低价它就涨了,想骂人!
龙头股在哪呢

20-08-19 13:00

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独善其身

20-08-19 11:51

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众所周知,中国目前的制程工艺卡就卡在了光刻机上,目前还没有任何一个国家能够独立生产出光刻机,迄今为止还没有哪一个工业设备的难度超过光刻机,EUV光刻机集结了多个国家的顶尖技术,上百个企业的共同努力。所以我们在这上面已经没有任何机会了,我们需要的是另辟蹊径寻求新的出路。而碳基芯片就是我们实现自主创新的一个方向,也是能否实现芯片国产化的一个重要转折点。 

要想在别人领先的领域实现弯道超车是非常难的,毕竟人家所拥有的技术及专利,能够随时随刻压你一头,而华为就是一个很好的例子,所以太过执着于光科技的研发,或许这并不是一个好的方向,如果我们能够成功研发看机芯片的话,那么整个芯片领域或将由我们来主导,对于这样的另辟蹊径你们支持吗?让我们拭目以待吧。
独善其身

20-08-19 11:51

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进入到数字化时代的建设,芯片也成为了不可或缺的存在,也成为了现在最热议的一个话题,在美国对华为实行了芯片禁令之后,国人也意识到了实现芯片国产化的重要性,唯有自主创新掌握核心基础,才能不会处处受到限制。 华为目前也在致力于研发出最新的技术,来打破目前所面临的困境。但是很显然,如果还是利用原有的硅基芯片,想要在短时间之内超越国外的技术,显然是不可能的。 
目前硅基芯片在制造过程中也遇到了一定的瓶颈,也即将达到了摩尔定律的极限,最为精密的制程工艺也将定格在2nm,想再进一步发展几乎是不可能的了,目前台积电已经熟练掌握了5nm的制程工艺,也即将突破3nm的制程工艺。

目前中国整个半导体行业,在制程工艺上也仅能实现14nm的量产,由于缺少了尖端的光刻设备,想要实现5nm的制程工艺,可谓是大海捞针。既然在这方面达不到该有的水准,那我们就必须改变研发方向,于是就有了碳基芯片的概念产生。
碳基芯片更为官方的叫法为石墨烯芯片,其主要组成成分是石墨烯碳纳米管,利用这种全新的材料来制造芯片,我们才能够实现弯道超车,而目前我们在石墨烯芯片研发上,也取得了突破性的进展。
北大的张志远教授以及中科院院士彭练矛教授领导的团队,已经研制出高纯度的半导体阵列碳纳米管。和传统的硅基芯片相比,碳基芯片的性能或将有高达十倍的提升,综合优势远胜硅基芯片。
在石墨烯芯片取得一定的成就之后,也引起了华为的浓厚兴趣,并且和该团队展开了学术交流,致力于碳基芯片的研发。

硅基芯片的剩余利用价值也即将被挖掘完,在达到2nm的工艺之后,要想再往前一步,基本是不可能的了。如果采用碳基芯片的话,就完全不一样了,就算是在同等的制程工艺上,碳基芯片的整体性能,也会比硅基芯片的性能提升十倍以上,碳基芯片的优势是显而易见的。
独善其身

20-08-19 11:07

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8月15日到17日,在湖南湘潭这座小城中,一场关乎国运的会议正在悄然进行。
这场会议叫做碳基材料与信息器件研讨会,由湖南先进传感与信息技术创新研究院承办,汇聚了来自北京大学、清华大学、浙江大学、国防科技大学、中国科学院微电子研究所、电科集团等中国高校、科研机构以及企业的170余名顶级科学家。 

为何这场会议如此重要?因为讨论的内容将改变世界芯片技术
芯片技术对我国有多重要?用中国科学院院士、湖南先进传感与信息技术创新研究院院长彭练矛的话来说,没有芯片技术,就没有我国的现代化。

据统计,中国每年进口芯片的花费高达3000亿美元,甚至超过了进口石油的花费

如何摆脱对欧美的依赖?关键就在碳基技术!
目前,全球芯片通用的材料是硅。但由于硅基技术已经被欧美垄断,我国要想在硅基上面取得新的突破非常难。所以我国科学家将目标锁定在碳上面,准备利用碳基技术实现芯片产业的“直道”超车。
根据彭练矛介绍,相比传统的硅基技术,新一代的碳基电子及其信息器件具有更优异的性能,在包括数字电路、射频/模拟电路、传感器件、光电器件等所有半导体应用领域都具备革命性的应用前景。
很多人对碳基芯片的优越性不是很了解。据介绍,碳基的成本更低,功耗更小,效率更高,就比如我们用手机看电影、玩游戏,3个小时就没电了,但用了碳基技术后,至少可以看上9个小时的电影都不会断电,且手机开多少个程序都不会出现卡顿。

我国碳基技术全球领先,将成为行业标准的制定者。
为何碳基技术能够改变我国对外依赖,这是因为我国碳基技术起步早,目前的技术是基于二十年前彭练矛院士提出的无掺杂碳基CMOS技术发展而来,近年来取得了一系列突破性的进展,极大地提升了我国在世界半导体行业的话语权。
彭练矛院士等基于碳基技术研发的芯片、半导体,完美的避开了欧美对芯片制造的专利壁垒,堪称国士。我们也希望碳基芯片、碳基半导体早日问世,早日投入商用,让我们实现“直道”超车,完全摆脱对欧美的依赖,真正成为行业领跑者。
独善其身

20-08-19 11:03

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中新社湘潭8月16日电 (王昊昊 王成奇)

中国科学院院士、湖南先进传感与信息技术创新研究院院长彭练矛16日在湖南湘潭表示,针对中国半导体材料、制造工艺和芯片设计落后的状况,碳基电子大有所为,其对国产芯片技术突围具有重要价值和意义。
彭练矛说,目前中国芯片技术整体产业链面的状况,关键因素在于中国在芯片技术领域没有核心技术和自主研发能力,没有主导芯片从材料、设计到生产制备的全套技术中任何一个环节。相比传统的硅基技术,新一代的碳基电子及其信息器件具有更优异的性能,在包括数字电路、射频/模拟电路、传感器件、光电器件等所有半导体应用领域都具备革命性的应用前景。
“没有芯片技术,就没有中国的现代化。实现由中国主导芯片技术的‘直道’超车,就是碳基电子的定位和使命。”彭练矛表示,碳基电子的终极使命就是在现有优势下扬长避短,从材料开始,全面突破现有的主流半导体技术,研制出中国人完全自主可控的芯片技术,在主流芯片领域产生重要影响。
15日至17日,由湖南先进传感与信息技术创新研究院承办的“碳基材料与信息器件研讨会”在湘潭召开,北京大学、清华大学、浙江大学、国防科技大学、中国科学院微电子研究所、电科集团等中国高校、科研机构以及企业的170余名代表参会。彭练矛在会上作了题为“碳基电子的定位和使命”的主题报告。

来源:中新网
独善其身

20-08-19 10:44

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石墨烯是新材料之王,拥有其他材料所不具备的特殊性能,如优异的电学性能、出色的机械性能、极高的导热性、优异的阻隔性能等,使其在众多领域具有传统材料所无法企及的应用价值。
因为从石墨中分离出石墨烯,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫共同获得诺贝尔物理学奖。
2019年1月24日,东旭光电与曼彻斯特大学石墨烯工程创新中心(GEIC)在北京签署正式一级会员协议。
这个一级会员协议有什么作用呢?据了解,成为一级企业会员后,除了在曼大GEIC中设立东旭光电石墨烯产品工程化实验室以外,东旭光电还将进入GEIC技术咨询委员会,参与管理GEIC所有石墨烯工程化开发活动信息并有机会获得英国政府提供的相关奖励政策,且与其他委员一起对GEIC的发展方向和重大投资事项进行决策。
一句话解释就是,东旭光电可以了解全球最顶尖的石墨烯动态,还可以参与方向和重大投资的决策,相当于曼大的石墨烯科研引擎可以为东旭光电所用。 

有了第一步,东旭光电顺势切入第二步。东旭光电与曼大、曼大电子工程系项目团队、英国IPGroup公司共同签署了《股东协议》,共同投资英国RIPTRON LIMITED(以下简称“目标公司”),开展与曼大及其项目团队的深度合作,致力于悬浮石墨烯传感芯片产品的研发和商业化应用推广。具体的落地流程是这样的,曼大将知识产权转让给目标公司,目标公司与东旭光电共同在中国成立由东旭光电控股的合资公司。合资公司的一个重要目标就是对目标公司交付的芯片和终端产品进行生产制造和销售。
值得特别关注的是,目标公司约定交付的石墨烯产品为硅晶圆悬浮石墨烯传感阵列芯片和两个相关气体传感器件,属于悬浮石墨烯技术的基础材料和终端应用。这就意味着东旭光电正式切入了石墨烯高端应用领域,破解了中国企业常见的全球产业链分工困局。

要特别提一下的是,曼大之所以愿意和东旭光电合作,也是看中了东旭光电的产业化应用能力和背后的市场。曼大方面有科研成果,东旭光电有产业化应用能力,双方互相契合,开创了技术合作的模式创新。对于东旭光电来说,通过合资公司的落地,石墨烯技术基础将在此汇聚,由此便打通了整个石墨烯产业链,以技术研发为引擎,走出了中上游材料和下游高端产品的通道式发展路径。
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