石墨烯——为人工智能助力

第三次工业革命过去,计算机,航空航天等成为重要的技术革命,目前计算机中最重要的要属集晶体管大成的芯片了,我们现在越来越依赖的这些电子产品,由晶体管组成的半导体元件就是这些电子产品的操作核心。在过去的几十年中,科学家和工程师都在研究缩小平均晶体管尺寸并大幅降低生产成本。例如,目前这一代智能手机依赖于每个芯片都拥有超过33亿个晶体管。

大多数晶体管都是基于硅的,硅技术已经推动了计算机革命。然而,在某些应用中,硅具有很大的局限性。这些包括用于大功率电子设备和汽车发动机等恶劣环境中,或者用于宇宙射线在太空中的轰击。硅器件在电力传输过程中会有很高的损耗,很容易在复杂困难环境中失效。于是,科学家迫切的希望寻找到更合适更强大的替代硅材料,石墨烯因其最强的导电性,强度最高,硬度比砖石还大,有着最好的导热性等等,石墨烯能做成更高性能功率以及能在更复杂环境稳定工作的电子器件。并且硅芯片技术尺寸已接近极限,而石墨烯能做出更小尺寸更大功率的。

但是为何石墨烯还没在半导体晶体管中应用,石墨烯有着最强的导电性,却没有带隙,没有带隙,无法制成逻辑电路控制电路通断。目前已有多项研究开发出石墨烯带隙。比如将石墨烯夹在氮化硼之间,并且将这两种材料旋转地对准,氮化硼会修改石墨烯电子层结构,产生带隙表现为半导体材料。而且当对材料施加压力时会控制带隙尺寸,更有效的控制电流。

石墨烯能开发出更快速度的芯片,提高计算能力,在电子器件与集成电路是首选材料,将推动中国人工智能与云计算发展。

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