芯片有望“破冰”?国产8英寸石墨烯晶圆小量产,中科院功不可没

作者: cnpim CNPIM 2020年11月06日

  2020年10月16日,在上海举行的国际石墨烯创新大会上,中科院上海微系统团队发布了令人震惊的创新成果,那就是历经十年的研究和攻克,我们终于实现了8英寸石墨烯晶圆的小规模量产。此消息一出,立马引起了人们的广泛关注。
 
  晶圆作为制作芯片的“基石”材料,其重要性不言而喻。近年来,我们在芯片方面一直都被别人卡“住了脖子”,相关发展受到了不小的克制。但随着其他国家的技术封锁,中国靠自身的力量研发高端芯片,几乎成为了一个遥不可及的梦想。可是因为石墨烯晶圆的诞生,使得我们又看到了中国芯片崛起的希望。
 
  值得一提的是,虽然有些国家也在大力研发石墨烯晶圆,但无论是质量还是大小,其他国家的石墨烯晶圆都无法与我国相提并论,更别提我们能够量产了。所以说,我国是目前唯一一个能够制造8英寸石墨烯晶圆的国家,领跑全球。这次,中科院功不可没。
 
  不得不说,我国在芯片领域中,终于扬眉吐气了一回,而且现在还拥有了“弯道超车”的可能性。
 
  石墨烯晶圆超越“传统”
 
  众所周知,一般的晶圆是指制作芯片的基本原材料,也就是硅晶圆片。因为硅属于半导体,所以其自身的导电性一般,往往需要添加掺杂剂来控制它的电阻率才能使用。而且由于多晶硅是很多具有不同晶向的小单晶体单独形成的,不能直接用来制作芯片,所以还需要一系列繁琐的程序加工才行。
 
  所以硅材料并不是制作芯片的绝佳材料,其本身还存在很大的缺陷性。而且受到摩尔定律的影响,用硅制作的芯片几乎已经达到了它的成长极限,即1.5nm到2nm之间。人们如今再想突破硅芯片的精度,已经是“难于上青天”了。
 
  所以硅晶圆渐渐成为了阻碍芯片继续向前发展的“绊脚石”。因此,这么多年来,科学家们一直都在寻找硅的替代品,以突破硅材料在芯片制造中所造成的屏障。
 
  而石墨烯的出现,恰好解决了硅材料的缺陷。因为石墨烯材料是二维碳材料,它不仅拥有强大的硬度和韧性,还具有非常好的导电性。据了解,石墨烯的导电性是硅材料的数十倍甚至是上百倍。
 
  因此,用石墨烯材料制作芯片,不仅省去了一些麻烦的工序,还大大加强了芯片的硬度和稳定性。当然,更重要的是,我们目前芯片的制作精度很可能因此而更上一层楼,突破到我们难以想象的地步。
 
  有了石墨烯晶圆,用不着光刻机了?
 
  不得不说,石墨烯晶圆的诞生,或将使我国芯片的制作工艺提升一大截,是一个非常振奋人心的消息,很多人因此而“得意忘形”了。以至于现在有一些媒体和网友提出:石墨烯晶圆这么厉害,是不是光刻机不用造了?
 
  对此,有专家为我们提供了相关解释。石墨烯虽然晶圆虽然能够使我们制作芯片变得“相对简单”,但光刻机目前还是制作芯片的必需品。因为石墨烯晶圆最多只是减小对光刻机的依赖,但如果要想制作高端的芯片,光刻机还是必不可少的。
 
  除此之外,现在石墨烯晶圆才刚刚实现小规模量产,距离大规模生产还有一定的距离。并且用它来研制芯片也需要进一步的研究和探索。
 
  况且,制作芯片的工艺及其复杂,一条生产线可能涉及50多个行业,和2000到5000道工序。所以我们现在还不能高兴得太早,目前除了晶圆方面,还有很多相关技术需要研发和突破,制作芯片之路依旧“任重而道远”。
 
  不过我们也不能过于悲观,因为石墨烯晶圆的出现已经为我们打开了一条“康庄大道”。相信我们未来将会攻克一个又一个难题,终有一天会完成制造中国“芯”的伟大梦想。

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