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至少节约30%的功耗,碳基芯片或将让中国半导体

作者:admin 发布时间:2020-06-18

由中科院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇教授带领的团队经过多年的科研探索,在碳基半导体制备材料研究领域取得突破性进展,该科研成果近日发表在国际权威学术期刊《科学》上。我国碳基技术制造出来的芯片在处理大数据时不仅速度会更快,而且至少能节约30%左右的功耗。

目前,大到航空航天、金融保险、卫生医疗等领域,小到智能手机、家用电器等数码家电所使用芯片绝大部分采用硅基材料的集成电路技术。

虽然半导体的种类很多,研发领域也很广,但是目前市场上主流半导体都属于硅基半导体,并且制程越小,技术越先进。就现在的市场而言硅基半导体最先进的代表是台积电,其制程工艺已经达到2nm、5nm等级别。我国由于技术一直得不到突破,而且缺少光刻机的辅助,所以在芯片的研发生产上一直都得不到太大的进步。芯片严重依赖外国进口。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。

随着中国科技近年来不断发展,中国一直在科学技术上不懈努力,必须要打破国外的技术垄断。这次一直在半导体行业中比较落后的中国,居然弯道超车了。

5月26日,北京元芯碳基集成电路研究院发布信息,由中科院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇教授带领的团队经过多年的科研探索,在碳基半导体制备材料研究领域取得突破性进展,该科研成果近日发表在国际权威学术期刊《科学》上。

碳基材料的柔软性较好,适用于制作柔性器械,尤其是医疗领域。而在一些高辐射高温度的极端环境,采用碳基技术制造出的机器人将更好地代替人类执行危险系数更高的任务,至于个人应用上,碳基能够极大的延长智能手机的待机时间。

若手机植入了碳基技术芯片,看视频时完全不用担心电量流失过快,至少能支持看9小时的电影。要知道目前续航能力再强的手机,绝对无法支持播放这样长时间的视频。

“采用硅以外的材料做集成电路,包括锗、砷化钾、石墨烯和碳,一直是国外半导体前沿的技术。而碳基半导体则具有成本更低、功耗更小、效率更高的优势,更适合在不同领域的应用而成为更好的半导体材料选项。我们的碳基半导体研究是代表世界领先水平的。”彭练矛院士说。

彭练矛和张志勇教授带领科研团队在四英寸基底上制备出密度高达每微米120根、半导体纯度超过99.9999%的碳纳米管平行阵列,并在此基础上首次实现了性能超越同等栅长硅基CMOS的晶体管和电路,成功突破了长期以来阻碍碳纳米管电子学发展的瓶颈。

据悉,北京碳基集成电路研究院,是碳管技术的主要研究单位,该单位由北京市科委和北京大学共建。目前,研究院正在和华为等国内厂商对接,未来不排除华为等国内厂商,在芯片中使用碳管的可能。

虽然目前市面上常见的半导体材料都是硅基半导体,但是如果论整体优势的话,碳基半导体更加有研发价值,而且研发的空间也更加大,业内人士也更加看好碳基半导体的发展。因为受到物理条件所限制,硅基芯片技术2nm几乎是达到了极限了,不管怎么样,硅基管的体积始终是一个制约着硅基芯片的问题。而北大教授团队这次能够摆脱过去的老旧思维,采用了碳基芯片技术,将原先二维硅基技术变成三维碳基芯片技术,成功打破了物理极限。

相比传统硅基技术,碳基半导体具有成本更低、功耗更小、效率更高的优势,因此也被视作是性能更好的半导体材料。与国外硅基技术制造出来的芯片相比,我国碳基技术制造出来的芯片在处理大数据时不仅速度会更快,而且至少能节约30%左右的功耗。

碳基芯片的应用能力也比硅基芯片更加广。碳基芯片比硅基芯片处理数据的速度更加快,而且功耗也没有硅基芯片大,碳基芯片未来的发展前景比硅基芯片更加大。在硅基半导体的研发逐渐进入瓶颈期之后,未来全球半导体的发展方向最可能是碳基半导体技术。

而我国现在抢先在碳基半导体技术领域实现了技术突破,能够大大提高我国将来在世界半导体行业中的地位跟话语权,让“中国芯”更有希望!