國產石墨烯晶圓實現小批量生產會促進語音芯片的發展

國產石墨烯晶圓實現小批量生產會促進語音芯片的發展

如果今天是變革的開始，那么它將被永遠的記入史冊。2020年10月18日，或許將會是中國打破美國芯片壟斷技術的關鍵日程。剛剛，上海傳來消息；國產8英寸石墨烯晶圓，終于實現小批量生產！

整整十年，我們一直寄人籬下，從關鍵芯片受制于人，到這次華為高端麒麟芯片被迫斷供，我們看見了技術的差距，同時也明白了一句話“科學無國界，但科學家有國界”資本驅使之下的利益集團不會同情任何一個國家，即使你是曾經的好友。十年間，從長出單層，到單晶，再到原子級平整的大面積晶圓，上海科學家終于讓石墨烯從用膠帶剝離出幾微米的樣品，升級為可以規模化生產的8英寸晶圓，并實現了穩定的小批量生產。于此同時，這回國產石墨烯晶圓的橫空出世，不僅僅是一次技術的革新，更是又可能是一次行業的顛覆，而這一次顛覆的主導者是我們本國的科學家。 這或許是打破芯片等“卡脖子”遏制的競跑中，中國奮力直道超車，正在殺出的一條生路！！ 

1、在這兒有人或許會問，現在不是有成熟的硅基晶圓嗎？我們為什么不用，而要用石墨烯晶圓？ 說到底，還是因為兩者的結構不同，穩定性不同。 在摩爾定律的限制，目前硅材料芯片的極限制程差不多是在2nm到1.5nm，再往小做就搞不定了。 如果晶體管太小，出故障的概率就會急劇升高，把芯片里面上百億個晶體管協調起來一起工作就非常困難。 但同時，石墨烯晶圓卻很好的解決了這些問題，相比而言將石墨烯材料用于制造芯片有四大優勢： 一是單層石墨烯的厚度僅為0.27納米，在半導體工藝制程方面，遵循摩爾定律的發展潛力比硅基材料大得多； 二是石墨烯的晶體結構讓自由電子遷移不受束縛，電子運行速度達到1/300光速，比硅芯片快100—1000倍； 三是用石墨烯制造的處理器頻率有望達到1太赫茲以上，比硅芯片高100—1000倍； 四是石墨烯可以制成柔性薄膜，讓電子產品能彎曲、更便攜

2、有人肯定又要問了：為什么要用碳元素呢？ 其實啊，這跟碳元素本身很多優質的特性有關：碳晶體管跟硅相比，功耗更小，效率更高。 從目前已掌握的技術來看，一旦成熟，碳基芯片將有望把集成電路技術推進到3納米節點以下，性能將超越硅基芯片10倍以上。

除了碳晶體管功耗更小、效率更高，對中國來說，研發碳晶體管，還有一個格外的好處！ 那就是：整個芯片生產技術，等于來了一次推倒重建，大家都回到起跑線上，甚至以前最卡咱們脖子的光刻機，也可以被繞過去，至少要求大大降低了。 要知道，半導體行業是人類工業史上的奇葩，用沙子生產的硅晶體管，每18個月內部晶體管的數量就翻一番，老美發展了快70年，芯片技術上，要完全實現去美化，這的確很不容易。 不過有了碳基芯片就不一樣了，這是一次技術質變，不論之前的差距有多大，一切從頭開始，堪稱地覆天翻慨而慷。 新的芯片原材料呼喚新的工藝，原有的研發設備可能會大打折扣。

中國現在掌握的最新研發優勢，就顯現出來了：  

1、中國的碳基半導體研究，在全世界都是處在領先水平的。 比如，北大的彭練矛團隊，就從2000年起，開始探究用碳納米管材料制備集成電路的方法，一路披荊斬棘，取得了很大成果。 2017年1月，彭練矛率團隊研制出了高性能5納米碳納米管，這是世界上迄今最小的高性能晶體管，綜合性能比目前最好的硅基晶體管領先十倍，比美國的技術強出一大截。 今年，彭練矛團隊更是發展出全新的提純和自組裝方法，并使用該方法制備出高密度、高純半導體陣列的碳納米管材料。

2、中國的石墨烯發展技術，同樣領先于世界！ 石墨烯被稱之為世界上最輕、最強、最薄的材料，目前碳納米管的制作，就是通過石墨烯卷曲而成。 我國近年在石墨烯領域開展了大量研究，躋身世界石墨烯研究領域第一梯隊，申請專利總數世界第一，之后才是美國、韓國、日本。

3、既然在硅基芯片領域干不過你，我就開辟一個新領域來取代你！ 目前，中國芯片技術整體產業鏈面臨著被“卡脖子”的狀況，關鍵原因就在于中國在芯片技術領域缺乏核心技術，沒有主導芯片從材料、設計到生產制備的全套技術中任何一個環節。 而中國石墨烯晶圓的研制，就是要從材料開始，環環推進，全面掌握中國人完全自主可控的芯片技術！

時至今日，我們應該已經明白，科技之戰，最關鍵的還是基礎科學。 它就像一座大廈的地基，如果地基不穩，即使你再建一萬層，也不過是空中樓閣。 華為的慘痛教訓，讓無數國人為之清醒，只有自己真正掌握的才是自己的。 前段時間，任正非密集調研國內一流學府，目的只有一個，就是加強我國的基礎科研和基礎教育，讓科技之花可以常開不敗。 作為目前科學界最耀眼的一顆新星，石墨烯和碳基芯片都世界各大一流強國列為頭號攻堅對象，如歐盟的“石墨烯旗艦計劃”總投資10億歐元，推動石墨烯電子學應用等技術研發。

到今天誰也不會想到，曾經被詬病的14億人口大國，在今天正發揮著無與倫比的作用，率先控制疫情，率先研發疫苗，率先以中國標準領導世界5G建設，大力促進語音芯片的發展。 今天的中國已經逐漸領跑科研第一梯隊，無論是量子衛星的突破，還是石墨烯芯片的重大進展，或者是天宮二號問世，我們依舊在不斷前行，努力拼搏。 同時一個個代表著中國民族力量，充滿中國風，中文命名的強大科技成果，仍然不斷出現在世界的舞臺中心。。。。“ 兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”！ 這一刻，我們終于等到了。。。中國，加油！中國科技，加油！