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再传喜讯国产8英寸石墨烯晶圆亮相,中国芯再次实现新突破

所属分类:时事聚焦    发布时间: 2021-07-16    作者:淳于解读
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对于国人来说,半导体可能是目前为关心的话题,除了每年要花费数十亿美金进口芯片,还要担心相关制裁会影响到正常的企业运转。\"芯脏病\",目前已经成为了亟待解决的重要问题。不过现在看来,这个问题,可能会迎来巨大转机。

近日,中科院上海微系统所科研团队爆出信息,国产8英寸石墨烯晶圆取得不小的成绩,甚至表示\"不管在产品尺寸、产品质量方面均处于国际领 先地位!这是由我国自主研发,自主知识产权的全新形态晶圆。它不同于目前的硅基晶圆,是由碳元素为基底构成的晶圆,一旦投入量产,这种晶圆就可以用于生产全新材质的芯片,并且,很有可能会改写全球芯片发展的轨迹。

为什么说它能够改变芯片行业的发展轨迹?这还要从摩尔定律说起。1965年,美国人戈登 · 摩尔在整理材料时发现,每代芯片的容量相比于上一代都会提升一倍,并且,两代芯片之间的间隔通常会在18~24个月之间。这也就意味着根据这个规律,芯片的算力上升速度与时间的比值将会是指数级的。这一成果迅速得到了业内的认同,于是,这一规律也被称之为摩尔定律。而戈登 · 摩尔本人后来也成为了知名芯片制造商英特尔(Intel)的创始人。


后来芯片的发展果然沿着戈登摩尔的预想不断向前发展。不过这条路也并非一帆风顺,至少近五年来,就出现了两次危机。由于芯片多用于小型设备,其体积的大小自然就受到了限制。为了能在有限的体积内做到更多的晶体管,于是晶体管之间的距离就需要不断被缩小。

刚开始这一工作进展的还算顺利,但是工艺发展到了20nm时,问题出现了。

由于晶体管之间的距离过小,导致电路控制出现了问题,随之而来的就是芯片漏电,发热剧增,这种工艺做出的芯片也属于几乎不可用的状态,像手机芯片的骁龙810、apple A8、联发科X20都在这一工艺上栽了跟头。如果这一问题得不到解决,那么摩尔定律,就将宣告失效。

好在技术的发展速度没有止步,全新的finfet工艺出现了,它通过将电流闸门设计成鳍形3D架构,使得电流闸门从单向变为了双向,从而大幅缩短了晶体管的大小,这样也就能够顺利的在同一体积内容纳下更多的晶体管,于是,芯片的工艺也就得以顺利发展下去。事情好像是解决了,但是另一次危机,正在悄然而至。

经过finfet技术的改造,晶体管数量也就得以继续增加,直到7nm技术时,新的问题诞生了。由于晶体管之间的距离太小,传统的光刻机已经很难再满足芯片的需求了。同时,5nm之后的工艺由于晶体管距离过密,加之生产芯片所用的硅材料本身的物理性质,导致隧穿效应的出现(隧穿效应会导致漏电情况加剧,严重的话会使得芯片在通电时直接被电流击穿)。这也就导致了目前的芯片技术遇到了瓶颈,虽然EUV光刻机的投产解决了生产的问题,但是材料本身的极限问题仍未解决。

如果想继续在同体积下塞进更多晶体管,那么就只能再去寻找新的材料来生产芯片。可惜的是,受制于材料技术发展的天花板(材料技术从上世纪60年代以来几乎处于停滞状态,革命性的突破几乎没有),用于生产芯片(可大规模量产)的新材料仍然没有找到。


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