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強“芯”不是夢 碳納米材料或助中國芯換道超車

2017-07-10
關鍵詞: 納米 制造 芯片 元器件

6月28日中國科學家成功使用新材料碳納米制造芯片的核心元器件——晶體管,其工作速度3倍于英特爾最先進的14納米商用硅材料晶體管,能耗只有其四分之一。該成果于今年初刊登于美國《科學》雜志。

碳納米材料或將替代硅材料

長期以來,整個半導體產業遵循摩爾定律,不斷縮小晶體管尺寸以提升其性能。而業界認為,摩爾定律將在2020年左右達到終點,即硅材料晶體管的尺寸將無法再縮小,芯片的性能提升已經接近其物理極限。

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目前,全球集成電路芯片的器件中有約90%都源于硅基CMOS技術,而隨著晶體管尺寸的縮小,其后續發展亦越來越受到來自物理規律和制造成本的限制。

在為數不多的可能替代材料中,碳基納米材料特別是碳納米管被公認為最有可能替代硅材料。美國斯坦福大學、IBM公司的研究人員都在致力于該領域的研究。國際半導體技術發展路線圖近年來多次引用彭練矛團隊的工作,來證明碳納米管是一個重要的出路。

物聯網傳感器芯片成為碳芯片的切入點

目前,該團隊已在實驗室實現了碳材料的醫用傳感器,用來檢測血壓、心跳和血糖等生化指標。由于碳材料與人體兼容性高,且有良好的柔韌性,這種傳感器可以完美貼合皮膚,讓人感覺不到它的存在。

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此外,碳材料還可以感光,用在夜視裝備上不僅可以達到極高的清晰度,且對不發熱的物體也能成像,遠勝于紅外熱像儀。這使它在汽車輔助駕駛系統以及打造監控攝像頭方面大有用武之地。

而且,在當今物聯網創造的六大市場中(可穿戴智能傳感器,智能家庭應用,醫療電子,工業自動化,汽車輔助駕駛,智慧城市),碳材料已經確定可以切入其中四個。

大力發展芯片產業實現“強芯夢”

當前在移動互聯網、物聯網、5G、云計算、大數據等新興應用領域的帶動下,全球半導體產業呈現加速增長的發展趨勢。事實上,一直以來芯片都是中國科技領域的短板。盡管中國是世界最大的半導體消費國,目前國產芯片的自給率尚不足三成。

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目前國產芯片大多應用在消費類領域,而在對穩定性和可靠性要求相對更高的通信、工業、醫療及軍事等領域,國產芯片與國際先進水平差距較大,尤其是一些技術含量很高的關鍵器件,比如高速光通信接口、大規模FPGA、高速高精度ADC/DAC等,還完全依賴國外供應商。

由于,碳芯片技術至少5年之后才看到商品的雛形,形成產業化的東西或許還得更長,而從目前市場化資金來看,風險投資只投入5年之內有可能變現的高成長項目和企業。

因此,芯片領域還在期待更大突破,需要借助領先的技術優勢,整合內外部資源,有效建立本地研發團隊,并快速開發出具有競爭力的領先解決方案,建設健康發展的半導體芯片產業生態,將更有機會實現半導體芯片業的強國之夢。


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