芯片|2nm芯片材料被确认,中国芯转折点出现,或将引领全球?

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台积电 , 三星等巨头都成功量产5nm芯片 , 可是到了3nm以下 , 就很难继续突破了 。 不过2nm芯片材料被确认 , 石墨烯成为下一代新型半导体材料 。
好消息是 , 中国在石墨烯材料有深入的研究 , 是不是意味着中国芯转折点出现了呢?采用石墨烯材料能突破2nm吗?
2nm芯片材料被确认由于摩尔定律的限制 , 芯片发展到一定程度之后就无法更进一步了 。 摩尔定律强调的是集成电路每隔一段时间 , 可容纳晶体管数量就会翻倍 。
言外之意芯片的性能会持续延伸 , 当芯片发展到14nm至12nm左右时 , 业内人士认为摩尔定律已经到达极限了 。 可是台积电打破了摩尔定律 , 继续研制出7nm , 甚至是5nm 。
不仅如此 , 按照台积电的计划 , 2022年下半年就能实现3nm芯片的量产 , 目前已经确定英特尔 , 苹果会成为台积电3nm的客户 。
还有三星也是一样 , 此前三星3nm成功流片 , 距实现量产又更近了一步 。 这些例子都说明 , 摩尔定律的极限还没有被打破 。 至少在3nm之前 , 都有可能大幅度提升芯片性能 。
但是硅材料制成的硅基芯片终究会面临物理规则的限制 , 摩尔定律的极限迟早会到来 。 2nm或许就是临界点 , 该如何触及临界点打破芯片的物理规则 , 是业内一致思考的问题 。
关于这个问题 , 在全球IEEE国际芯片导线技术会议上也展开探讨 。 针对芯片的物理规则 , 提出了四种可延续摩尔定律的方式 。 在提出的方案中都离不开石墨烯 , 最终确认石墨烯就是突破2nm芯片物理规则的材料 。
经过专家的一致认证 , 石墨烯是下一代新型半导体材料 , 通过石墨烯制造而成的碳基芯片 , 会成为下一代芯片时代的主流 。
如果延续硅基芯片 , 即便突破了2nm , 可能功耗散热等问题都很难解决 。 性能越强 , 功耗有可能越大 , 到时候2nm的芯片产品反而会成为一种负担 。 但是用上了石墨烯材料中 , 或许能得到解决 。
石墨烯是一种二维碳材料 , 拥有出色的导电性 , 高导电率 , 根据这些特性 , 石墨烯被广泛应用于锂电池、纳米复合材料以及各类元器件等等 。
不过很少有企业专门用石墨烯打造碳基芯片 , 一方面是碳基芯片没有成熟的工艺市场 , 另一方面探索新型芯片材料需要花费很长的时间 , 普通企业想要发展碳基芯片也是有心无力 。
其实碳基芯片有很多好处 , 相同制程下 , 碳基芯片的性能是硅基芯片的好几倍 , 碳元素的稳定性也能让碳基芯片便于加工成型 。 甚至绕开EUV光刻机的限制 , 制程高于硅基芯片也能达到类似的性能表现 。
中国芯转折点出现了?国外在硅基芯片有长期的技术积累和生产经验 , 全球主流的芯片市场都是硅基芯片构成的 。 在沙子中提取硅 , 然后制成硅片 , 再打造成晶圆 , 通过光刻、曝光、显影、刻蚀、清洗等工序步骤 , 最终形成芯片 。 并搭载至手机 , 电脑等电子设备上 , 成为一款商品 。

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