石墨烯材料,「後摩爾時代」中國晶片彎道超車的希望
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科技的迅猛發展,導致摩爾定律正逐漸超出並且失效。
在2005年,國際半導體技術路線圖組織(ITRS)提出了「後摩爾定律」,多重技術創新應用共同發展,矽基和非矽基等技術相結合,以應對和滿足未來市場的需求。
矽基半導體材料的發展已經達到了物理極限;而非矽基半導體材料則成為半導體材料未來的發展的重要方向。
2012年,美國電氣和電子工程協會撰寫了《超越摩爾》。
其中講到,未來半導體工業可能將從「矽時代」進入「碳時代」。
碳納米材料石墨烯將可能在未來代替原來的矽基材料。
石墨烯發現於2004年,是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維材料。
二維材料,是指電子僅可在兩個維度的非納米尺度(1-100nm)上平面運動的材料。
石墨烯是目前已知最薄最輕,強度最高,韌性最好,導電、導熱性最佳,透光率最高的材料,可用於新能源電池、電晶體、柔性顯示屏、傳感器、電容器、感光元件等許多方面,被認為是一種未來革命性的材料,被稱為「世界最強晶體」「材料之王」。
2014年,全球晶片製造巨頭美國IBM公司推出了世界首個多級石墨烯射頻接收器,是迄今為止最先進的全功能石墨烯晶片,其傳輸速度是矽制晶片的千倍;同年7月,IBM宣布將在未來五年內,對石墨烯碳晶片技術投資30億美元的研發資金。
其後,韓國三星、LG集團也在柔性顯示器、觸控屏等領域與高校合作研發出了成果,相較於目前市場上最成熟的透明導電薄膜材料氧化銦錫(ITO),石墨烯的成本更低,柔韌性更佳,在柔性電子器件及可穿戴設備等應用十分具有發展潛力。
2017年2月,央視新聞頻道播出了專題節目《神奇的石墨烯》,節目中提到,石墨烯有望替代矽,成為下一代晶片的主要材料。
利用石墨烯製造新一代器件,有望讓我國的晶片製造業實現彎道超車,達到國際先進水平。
但是,石墨烯在中國發展已經六年有餘了,而中國在石墨烯的應用上還處於初級階段。
國內以石墨烯作為輔助材料推出了石墨烯內衣褲、U形枕、輪胎、塗料、加熱片、移動電源、保健用品等產品。
由於技術的欠缺,石墨烯在中國淪為了「工業味精」。
石墨烯是中國晶片在後摩爾時代彎道超車的希望。
希望國內不斷發展新的半導體技術,在石墨烯的應用上快速實現升級,最終實現中國晶片製造的崛起。
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