国产石墨烯晶圆实现小批量生产会促进语音芯片的发展

国产石墨烯晶圆实现小批量生产会促进语音芯片的发展

如果今天是变革的开始，那么它将被永远的记入史册。2020年10月18日，或许将会是中国打破美国芯片垄断技术的关键日程。刚刚，上海传来消息；国产8英寸石墨烯晶圆，终于实现小批量生产！

整整十年，我们一直寄人篱下，从关键芯片受制于人，到这次华为高端麒麟芯片被迫断供，我们看见了技术的差距，同时也明白了一句话“科学无国界，但科学家有国界”资本驱使之下的利益集团不会同情任何一个国家，即使你是曾经的好友。十年间，从长出单层，到单晶，再到原子级平整的大面积晶圆，上海科学家终于让石墨烯从用胶带剥离出几微米的样品，升级为可以规模化生产的8英寸晶圆，并实现了稳定的小批量生产。于此同时，这回国产石墨烯晶圆的横空出世，不仅仅是一次技术的革新，更是又可能是一次行业的颠覆，而这一次颠覆的主导者是我们本国的科学家。 这或许是打破芯片等“卡脖子”遏制的竞跑中，中国奋力直道超车，正在杀出的一条生路！！ 

1、在这儿有人或许会问，现在不是有成熟的硅基晶圆吗？我们为什么不用，而要用石墨烯晶圆？ 说到底，还是因为两者的结构不同，稳定性不同。 在摩尔定律的限制，目前硅材料芯片的极限制程差不多是在2nm到1.5nm，再往小做就搞不定了。 如果晶体管太小，出故障的概率就会急剧升高，把芯片里面上百亿个晶体管协调起来一起工作就非常困难。 但同时，石墨烯晶圆却很好的解决了这些问题，相比而言将石墨烯材料用于制造芯片有四大优势： 一是单层石墨烯的厚度仅为0.27纳米，在半导体工艺制程方面，遵循摩尔定律的发展潜力比硅基材料大得多； 二是石墨烯的晶体结构让自由电子迁移不受束缚，电子运行速度达到1/300光速，比硅芯片快100—1000倍； 三是用石墨烯制造的处理器频率有望达到1太赫兹以上，比硅芯片高100—1000倍； 四是石墨烯可以制成柔性薄膜，让电子产品能弯曲、更便携

2、有人肯定又要问了：为什么要用碳元素呢？ 其实啊，这跟碳元素本身很多优质的特性有关：碳晶体管跟硅相比，功耗更小，效率更高。 从目前已掌握的技术来看，一旦成熟，碳基芯片将有望把集成电路技术推进到3纳米节点以下，性能将超越硅基芯片10倍以上。

除了碳晶体管功耗更小、效率更高，对中国来说，研发碳晶体管，还有一个格外的好处！ 那就是：整个芯片生产技术，等于来了一次推倒重建，大家都回到起跑线上，甚至以前最卡咱们脖子的光刻机，也可以被绕过去，至少要求大大降低了。 要知道，半导体行业是人类工业史上的奇葩，用沙子生产的硅晶体管，每18个月内部晶体管的数量就翻一番，老美发展了快70年，芯片技术上，要完全实现去美化，这的确很不容易。 不过有了碳基芯片就不一样了，这是一次技术质变，不论之前的差距有多大，一切从头开始，堪称地覆天翻慨而慷。 新的芯片原材料呼唤新的工艺，原有的研发设备可能会大打折扣。

中国现在掌握的最新研发优势，就显现出来了：  

1、中国的碳基半导体研究，在全世界都是处在领先水平的。 比如，北大的彭练矛团队，就从2000年起，开始探究用碳纳米管材料制备集成电路的方法，一路披荆斩棘，取得了很大成果。 2017年1月，彭练矛率团队研制出了高性能5纳米碳纳米管，这是世界上迄今最小的高性能晶体管，综合性能比目前最好的硅基晶体管领先十倍，比美国的技术强出一大截。 今年，彭练矛团队更是发展出全新的提纯和自组装方法，并使用该方法制备出高密度、高纯半导体阵列的碳纳米管材料。

2、中国的石墨烯发展技术，同样领先于世界！ 石墨烯被称之为世界上最轻、最强、最薄的材料，目前碳纳米管的制作，就是通过石墨烯卷曲而成。 我国近年在石墨烯领域开展了大量研究，跻身世界石墨烯研究领域第一梯队，申请专利总数世界第一，之后才是美国、韩国、日本。

3、既然在硅基芯片领域干不过你，我就开辟一个新领域来取代你！ 目前，中国芯片技术整体产业链面临着被“卡脖子”的状况，关键原因就在于中国在芯片技术领域缺乏核心技术，没有主导芯片从材料、设计到生产制备的全套技术中任何一个环节。 而中国石墨烯晶圆的研制，就是要从材料开始，环环推进，全面掌握中国人完全自主可控的芯片技术！

时至今日，我们应该已经明白，科技之战，最关键的还是基础科学。 它就像一座大厦的地基，如果地基不稳，即使你再建一万层，也不过是空中楼阁。 华为的惨痛教训，让无数国人为之清醒，只有自己真正掌握的才是自己的。 前段时间，任正非密集调研国内一流学府，目的只有一个，就是加强我国的基础科研和基础教育，让科技之花可以常开不败。 作为目前科学界最耀眼的一颗新星，石墨烯和碳基芯片都世界各大一流强国列为头号攻坚对象，如欧盟的“石墨烯旗舰计划”总投资10亿欧元，推动石墨烯电子学应用等技术研发。

到今天谁也不会想到，曾经被诟病的14亿人口大国，在今天正发挥着无与伦比的作用，率先控制疫情，率先研发疫苗，率先以中国标准领导世界5G建设，大力促进语音芯片的发展。 今天的中国已经逐渐领跑科研第一梯队，无论是量子卫星的突破，还是石墨烯芯片的重大进展，或者是天宫二号问世，我们依旧在不断前行，努力拼搏。 同时一个个代表着中国民族力量，充满中国风，中文命名的强大科技成果，仍然不断出现在世界的舞台中心。。。。“ 两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”！ 这一刻，我们终于等到了。。。中国，加油！中国科技，加油！