2020-07-15 15:53

北大碳基芯片VS荷兰EUV光刻机,谁能笑傲江湖?

#芯片新动向

进入21世纪以来,由于传统硅基芯片受摩尔定律的限制,发展速度日益缓慢,人们一直试图寻找能够替代硅的芯片材料,而碳纳米晶体管就是最具研究价值的方向。


有同学会问了,碳纳米晶体管是什么?它有什么用呢?


不急,我们继续往下看。


集成电路的整体技术从设计到制造,是目前为止人类历史上最精密的设计、制造加工技术。

如果把芯片比作一栋房子,晶体管就是建房的砖头,一栋栋的房子就构成了我们的信息社会。说白了,晶体管越多,芯片的运算速度也就越快。


提到制造晶体管这块“砖头”的材料,很多人都会给出“硅”这个答案。


现在我们听到的所谓22nm、14nm、10nm、7nm这些芯片,里面这个多少纳米不是指的就是芯片里面以硅材料为基础的晶体管的大小,而是指芯片上晶体管的栅极宽度。要特别注意这一点。


但是由于摩尔定律的限制,目前硅材料芯片的极限制程差不多是在2nm到1.5nm。


为什么硅晶体管不能做更小,简单来说,就是因为硅的一些特性限制。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。


那怎么解决这个问题呢?


有个重要的流派,就是换个材料,咱们不要再用硅做晶体管了,用碳元素。


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。


比如,用碳纳米管做的晶体管,它的电子迁移率可以是硅的1000倍,通俗来说就是碳材料里面电子的群众基础更好。再比如,碳纳米管里面的电子自由程特别长,通俗的理解就是电子的活动更自由,不容易摩擦发热。


由于这些底层的优点,用碳来做晶体管,甚至不用像硅晶体管那么小,就可以取得同等水平的性能。


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