國產(chǎn)石墨烯晶圓實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)會促進(jìn)語音芯片的發(fā)展

如果今天是變革的開始，那么它將被永遠(yuǎn)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(shù)的關(guān)鍵日程。剛剛，上海傳來消息；國產(chǎn)8英寸石墨烯晶圓，終于實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)！

整整十年，我們一直寄人籬下，從關(guān)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(shù)的差距，同時(shí)也明白了一句話“科學(xué)無國界，但科學(xué)家有國界”資本驅(qū)使之下的利益集團(tuán)不會同情任何一個(gè)國家，即使你是曾經(jīng)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?？茖W(xué)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(guī)?；a(chǎn)的8英寸晶圓，并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的小批量生產(chǎn)。于此同時(shí)，這回國產(chǎn)石墨烯晶圓的橫空出世，不僅僅是一次技術(shù)的革新，更是又可能是一次行業(yè)的顛覆，而這一次顛覆的主導(dǎo)者是我們本國的科學(xué)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?。?nbsp;

1、在這兒有人或許會問，現(xiàn)在不是有成熟的硅基晶圓嗎？我們?yōu)槭裁床挥?，而要用石墨烯晶圓？ 說到底，還是因?yàn)閮烧叩慕Y(jié)構(gòu)不同，穩(wěn)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(gè)晶體管協(xié)調(diào)起來一起工作就非常困難。 但同時(shí)，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(yōu)勢： 一是單層石墨烯的厚度僅為0.27納米，在半導(dǎo)體工藝制程方面，遵循摩爾定律的發(fā)展?jié)摿Ρ裙杌牧洗蟮枚啵? 二是石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)讓自由電子遷移不受束縛，電子運(yùn)行速度達(dá)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(dá)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(chǎn)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(shí)啊，這跟碳元素本身很多優(yōu)質(zhì)的特性有關(guān)：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(shù)來看，一旦成熟，碳基芯片將有望把集成電路技術(shù)推進(jìn)到3納米節(jié)點(diǎn)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(fā)碳晶體管，還有一個(gè)格外的好處！ 那就是：整個(gè)芯片生產(chǎn)技術(shù)，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(jī)，也可以被繞過去，至少要求大大降低了。 要知道，半導(dǎo)體行業(yè)是人類工業(yè)史上的奇葩，用沙子生產(chǎn)的硅晶體管，每18個(gè)月內(nèi)部晶體管的數(shù)量就翻一番，老美發(fā)展了快70年，芯片技術(shù)上，要完全實(shí)現(xiàn)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(shù)質(zhì)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(fā)設(shè)備可能會大打折扣。

中國現(xiàn)在掌握的最新研發(fā)優(yōu)勢，就顯現(xiàn)出來了：  

1、中國的碳基半導(dǎo)體研究，在全世界都是處在領(lǐng)先水平的。 比如，北大的彭練矛團(tuán)隊(duì)，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(tuán)隊(duì)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(lǐng)先十倍，比美國的技術(shù)強(qiáng)出一大截。 今年，彭練矛團(tuán)隊(duì)更是發(fā)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(dǎo)體陣列的碳納米管材料。

2、中國的石墨烯發(fā)展技術(shù)，同樣領(lǐng)先于世界！ 石墨烯被稱之為世界上最輕、最強(qiáng)、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(lǐng)域開展了大量研究，躋身世界石墨烯研究領(lǐng)域第一梯隊(duì)，申請專利總數(shù)世界第一，之后才是美國、韓國、日本。

3、既然在硅基芯片領(lǐng)域干不過你，我就開辟一個(gè)新領(lǐng)域來取代你！ 目前，中國芯片技術(shù)整體產(chǎn)業(yè)鏈面臨著被“卡脖子”的狀況，關(guān)鍵原因就在于中國在芯片技術(shù)領(lǐng)域缺乏核心技術(shù)，沒有主導(dǎo)芯片從材料、設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制備的全套技術(shù)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)。 而中國石墨烯晶圓的研制，就是要從材料開始，環(huán)環(huán)推進(jìn)，全面掌握中國人完全自主可控的芯片技術(shù)！

時(shí)至今日，我們應(yīng)該已經(jīng)明白，科技之戰(zhàn)，最關(guān)鍵的還是基礎(chǔ)科學(xué)。 它就像一座大廈的地基，如果地基不穩(wěn)，即使你再建一萬層，也不過是空中樓閣。 華為的慘痛教訓(xùn)，讓無數(shù)國人為之清醒，只有自己真正掌握的才是自己的。 前段時(shí)間，任正非密集調(diào)研國內(nèi)一流學(xué)府，目的只有一個(gè)，就是加強(qiáng)我國的基礎(chǔ)科研和基礎(chǔ)教育，讓科技之花可以常開不敗。 作為目前科學(xué)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(qiáng)國列為頭號攻堅(jiān)對象，如歐盟的“石墨烯旗艦計(jì)劃”總投資10億歐元，推動石墨烯電子學(xué)應(yīng)用等技術(shù)研發(fā)。

到今天誰也不會想到，曾經(jīng)被詬病的14億人口大國，在今天正發(fā)揮著無與倫比的作用，率先控制疫情，率先研發(fā)疫苗，率先以中國標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)導(dǎo)世界5G建設(shè)，大力促進(jìn)語音芯片的發(fā)展。 今天的中國已經(jīng)逐漸領(lǐng)跑科研第一梯隊(duì)，無論是量子衛(wèi)星的突破，還是石墨烯芯片的重大進(jìn)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(shí)一個(gè)個(gè)代表著中國民族力量，充滿中國風(fēng)，中文命名的強(qiáng)大科技成果，仍然不斷出現(xiàn)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！