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中美芯片大对决!中国研发碳基芯片,能否让中国芯“换道超车”?

芯片作为电子产品的心脏,每年全球的芯片需求达到了万亿颗,但是随着传统硅基芯片的不断发展,芯片性能已接近极限,于是我国决定启用新材料——碳纳米管,以此来研发碳基芯片。那这个碳基芯片有什么优势,能否让我国芯片实现换道超车呢?

芯片作为电子产品的心脏,每年全球的芯片需求达到了万亿颗,但是随着传统硅基芯片的不断发展,芯片性能已接近极限,于是我国决定启用新材料——碳纳米管,以此来研发碳基芯片。那这个碳基芯片有什么优势,能否让我国芯片实现换道超车呢?

硅基芯片vs碳基芯片

在芯片产业的发展中,我国目前还处于相对落后的状态,在材料、设备、制造工艺等方面都需要购买,在芯片发展方面严重受制于人,再加上传统的硅基芯片即将到达极限1nm,很有可能会止步不前。

于是我果断的科研人员决定换道开车,走一条新的道路——碳基芯片。它是由石墨烯组成的碳纳米管经过分布排列构成的一个集成电路,在同等工艺下,碳基芯片的性能以及能耗等方面都要优于硅基芯片。

就拿芯片的能耗来说吧,传统硅基芯片的制造需要3000多道工序,其中就包括了1000度以上的高温工艺和高能量粒子注入工艺,不论是芯片制造还是芯片使用都需要很大的能源消耗。据统计,我国的计算中心用电相当于两个三峡大坝,总电量占3%~4%,并且随着未来算力的增加芯片的能耗还会继续增加。

碳基芯片就不一样了,它是采用碳纳米管制作的晶体管,导电性更强,在处理大数据时不仅速度更快,还可以可节约30%的耗电量,并且这种材料用二氧化碳烟气就能制作,可谓是变废为宝。

除此之外,碳基芯片还有一个最大的优势就是对于光刻机的制程工艺要求并不高,我们都知道,光刻机是制造芯片的核心装备,技术难度大且昂贵,也是制约各国芯片发展的重要原因之一,其中自然也包括我国,而碳基芯片就可以帮助我国摆脱这一困境。

举个例子,采用90nm工艺制备的碳基芯片,相当于28nm技术节点的硅基芯片,而采用28nm的碳基芯片则相当于7nm的硅基芯片,也就是说采用28nm的光刻机制出的碳基芯片就能达到全球最先进光刻机做出的硅基芯片效果。那我国的碳基芯片能绕开光刻技术瓶颈,实现中国芯的换道超车吗?

中国芯能否换道超车

目前我国的科研人员已经掌握了碳纳米管集成电路的制备技术,电路频率比美国研发的高了几十倍,这也是我国芯片突破封锁开启创新的新机会,碳基芯片的研发不论是从材料还是设备都突破了现有的半导体技术。

一旦研制出来完全自主可控的芯片技术,实现中国芯的换道超车真的不是梦,所以说发展碳基芯片技术任重而道远。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20230227A078MZ00?refer=cp_1026
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