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芯片产业发展了半个多世纪 , 工艺制程也在不断推进 。 从微米到纳米 , 在纳米制程领域又从90nm压缩到5nm , 未来甚至还能突破更高的工艺制程 。
但是受到物理规则的限制 , 传统的硅材料可能无法支撑芯片突破到3nm以下 , 而且生产高端芯片对光刻机的依赖非常高 。
以国产工艺制程来看 , 一时半会还解决不了高端芯片的本土化制造 。 不过中国芯采用另外一种材料模式或许能换道超车 , 这是什么材料?新模式能颠覆台积电吗?
中国芯换道超车芯片制造经过长期的研发攻克 , 解决了一系列的工艺难题 。 在材料和设备等方面都得到了稳定的供应 , 再加上芯片制造商掌握的芯片代工技术 , 可以顺利生产线各种类型和不同制程的芯片 。
传统的硅基芯片以硅作为材料 , 支持行业发展了几十年 , 从低端到高端完成了数代工艺制程的突破 。
【芯片|换道超车!中国芯避开光刻机,用新模式颠覆台积电?】
可是再往下发展 , 硅基芯片可能就不管用了 。 3nm、2nm、1nm甚至更先进的工艺制程 , 还能使用硅作为工艺材料吗?物理规则的限制想要被打破 , 靠硅材料可能无法完成 。
而这时候 , 探索新型材料的发展模式成为了新的出路 , 目前已经进入到第三代半导体材料时期 , 碳化硅 , 氮化镓等等材料成为了市场瞩目的焦点 。
但这些材料都难以适用于高端电子消费产品 , 碳化硅适合用在5G设备 , 新能源汽车 , 氮化镓被广泛用于充电器等设备 。 如果想取代硅材料的话 , 估计不太可能 。 那么有没有一种材料不仅有出色的性能 , 而且还能取代硅基芯片呢?或许石墨烯成为了一个选择 。
业内人士认为 , 石墨烯将成为突破3nm以下的材料 , 有望延续摩尔定律 , 在下一个半导体时代产业中迎来辉煌 。
石墨烯是什么?使用石墨烯作为芯片制造的材料 , 真的能突破3nm以下制程吗?
首先要清楚石墨烯是一种二维碳材料 , 它的特点是导电性强 , 在光学、力学、电学等领域有很广泛的应用 。 同时被作用于微纳加工 , 能源等产业发展 。
由于石墨烯的广泛运用 , 也被很多人过度吹嘘 , 比如使用石墨烯电池不仅充电速度快 , 而且十分安全 。 像这种不切实际的基本上都是在鼓吹石墨烯的性能 。 虽然石墨烯的应用范围很广 , 但想要在各个产业内发挥真正的价值 , 还需要时间探索 。
不过在半导体行业领域 , 中国科研人员成功制作出8英寸石墨烯晶圆 。 这是业界少有验证石墨烯可制成晶圆的实例 , 晶圆可以被切割成一块块芯片 , 然后进行封装等工序环节 。
在性能方面 , 由于石墨烯材料的导电性强 , 晶体管的运行效率会更高 , 同样的制程 , 石墨烯造出来的碳基芯片是硅基芯片的10倍 。
虽然偏向于理论效果 , 但8英寸石墨烯晶圆的亮相已经研制了初步的可能性 , 或许中国芯的换道超车有可能寄托在石墨烯身上 。
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