芯片突破:碳基芯片,能否帮助我们实现弯道超车?
进来受国际形势的影响,我国芯片发展也受到极大的关注,碳基芯片也进入了大家的视野,那什么是碳基芯片呢?碳基芯片能否帮助我国芯片实现弯道超车呢?它是否能够帮我们逆转受制于人的局面呢?
众所周知,现在科技中使用的都是硅基芯片,而硅基芯片就离不开荷兰的光刻机,所以我们在技术方面要受制于他国。针对这种现状,我们有挽救的措施吗?
进来,北大团队提一种出新的方案,即采用碳基芯片。所谓碳基芯片,就是碳原子薄膜(石墨烯)卷起来形成一个碳纳米管,相当于芯片中的晶体管,电子就可以在这个管道中流通,故而传输信号。大量的碳纳米管经过分布排列构成集成电路,这就形成一个完整的碳基芯片。
原理上,碳基芯片和硅基芯片一样,只是材料不一样,制作硅基芯片需要高精度的光刻机,而碳基芯片虽然不能离开光刻机,但对光刻机精度要求并不高,现阶段我国拥有的光刻机就可以制成碳基芯片。
严格来说,中国研发碳基芯片并不是为了避开光刻机,而是在同等工艺下,碳基芯片的性能远远大于硅基芯片。众所周知,硅基芯片越做越小就是为了提升芯片的性能,而越来越小的制作工艺就是为了把晶体管做的足够小,这样就可以在同等面积的芯片下可以增加更多的晶体管数量,而晶体管就是负责信号传递的通道,而通道多了,信号传递也就越快。所以在相同的面积下,排列的晶体管越多,性能也就越高。
现阶段,硅基芯片的极限是1nm,而现在硅基芯片已经做到了3nm,即硅基芯片的发展即将到达瓶颈期。而碳基芯片要比硅基芯片更加小,可以做到1nm以内,甚至0.5nm,这在芯片性能上有着绝对的优势。在理论上,碳基芯片的运行速度是硅基芯片的5到10倍,并且功耗也降了十分之一。这样看来,碳基芯片简直是为我们送来了福音!那么依靠碳基芯片我们能不能实现弯道超车呢?
客观来说,碳基芯片弯道超车的可能性不大,尽管碳基芯片在性能方面碾压硅基芯片,但是碳基芯片材料提纯成本方面却有着明显的劣势。具体来说,硅基芯片需要先提纯硅元素,而硅元素易加工,技术成本低。但对于新兴的碳基芯片,特殊的工艺线为它增加了难度。
当然,这也并不代表碳基芯片没有用处,毕竟它有着卓越的性能优势,越是高端的工艺,越是稀缺。虽然碳基芯片的应用还面临着不少难题,但是我相信在不久的将来我们的碳基芯片会为我们的科技带来质的飞跃!