科技强哥说深度解密碳基芯片进展！换道探索20年，打造“中国芯”还要多少年( 二 )
本文插图
现在的新材料中 ， 下一代的晶体管可能会从“石墨烯、碳纳米管、锗、砷化镓、氮化镓、砷化铟镓、锑化镓”七种材料中选择出具有发热小 ， 电子迁移率高 ， 承载电流大性能的材料出来 。
本文插图
碳将会替代硅材料
作为地球上普遍存在的碳元素 ， 和硅是同族元素 ， 它俩的化学属性和物理属性 ， 也非常相似 。 IBM 的理论计算表明 ， 相比硅基技术 ， 碳管技术具备技术优势 。 斯坦福大学的研究也表明 ， 碳管技术有望将常规的二维硅基芯片技术 ， 发展成三维芯片技术 。 这至少能将当前芯片的综合能力 ， 提升 1000 倍以上 。
本文插图
科学界普遍认为碳纳米管自身的材料性能远优于硅材料 ， 碳管晶体管的理论极限运行速度可比硅晶体管快5～10倍 ， 而功耗却降低到其1/10 ， 因此是极佳的晶体管制备材料 ， 碳管也是公认的、最理想的硅晶替代 ， 大部分国家都认为终结硅时代的会是碳时代 。 这也是为什么我国会研究碳纳米管的原因 。
本文插图
多国都在研发碳管
不仅仅是我国 ， 美国多个科研团队也都在研究碳纳米管 ， 像英特尔和 IBM 等国外厂商 。 制备碳纳米管晶体管的传统方式是对碳管材料进行掺杂处理 ， 通过掺杂的杂质控制晶体管的极性和性能 。
本文插图
碳管由于内部充满杂质 ， 将会失去原本具有运行速度快的优势 ， 同时还增加晶体管的功耗 ， 相较传统的硅材料彻底失去竞争力 。 在技术难题面前 ， Intel等公司纷纷放弃了碳管晶体管的研制 ， 唯有IBM公司继续研发 。 但由于研究周期长、成果转化不确定 ， 以及碍于投资人压力 ， 他们均未能在碳管技术方面有所建树 。
本文插图
我国突破关键技术
不久前 ， 北京大学电子学系彭练矛院士和张志勇教授团队 ， 突破了半导体碳纳米管关键的材料瓶颈 ， 使其制备出的器件和电路在真实电子学表现上首次超过了硅基产品 。 相关成果发表在世界顶级学术期刊《科学》（Science）上 ， 标志着碳管电子学领域、以及碳基半导体工业化的共同难题被攻克 。
本文插图
据彭练矛团队介绍 ， 碳管作为一种新型纳米半导体材料 ， 在物理、电子、化学和机械方面 ， 具备特殊优势 。 如果碳基信息器件技术 ， 可以充分利用上述优势 ， 就有希望生产出性能优、功耗低的芯片 。 这是碳基集成电路兑现其理论潜力的第一步 ， 至此 ， 半导体碳纳米管集成电路才算拿出了比肩传统技术的真实表现 。
本文插图
探索碳管二十年
彭练矛和团队的研究 ， 一路披荆斩棘 。 当时 ， 国外大学和厂商 ， 在纳米电子技术、设备和经验上 ， 把持着最高话语权 。 最初的7年里 ， 彭练矛团队按照国际上的主流路径 ， 一路“跟车” ，耗时整整 8 年 ， 终于迎来第一项标志性成绩 ， 在2007年形成了基础性的碳管制备技术 ， 在碳基芯片领域正式入场 。
推荐阅读
![[孩子]熊孩子又被卡头了！这次是这里](http://res.cjrbapp.cjn.cn/a/10001/201909/9f54057298a139a25702070cc370a9c2.jpeg)
- 【】新闻调查：决战深度贫困
- 科技一哥|荣耀30青春版图集赏析：触觉与视觉的完美享受
- 科技犬君|vs 索尼A9G 谁强？，上半年用户喜爱手机盘点；小米电视大师65英寸OLED
- 精选泛科技|结果如何？，一加8续航遭质疑：上半年最全机型横评出炉
- 科技犬君上半年用户喜爱手机盘点；小米电视大师65英寸OLED vs 索尼A9G 谁强？
- 科技生活快报TB5000mAh大电池还有65W超级快充！这些手机让你摆脱充电焦虑
- 精选泛科技一加8续航遭质疑：上半年最全机型横评出炉，结果如何？
- 阿拉图图科技说三星新机口碑虽好，但中国市场销量翻车，用户几乎跑光！
- 华为Mate30美科技界：华为再强大也只是一家民企，我们究竟在怕什么？
- 深度解娱SJ|陈小纭怎么不会知道绿色含义，先暗示自己被绿又出面解释，看不懂