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强“芯”不是梦 碳纳米材料或助中国芯换道超车

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-08  来源:产业最前线  浏览次数:37
        6月28日中国科学家成功使用新材料碳纳米管制造出芯片的核心元器件——晶体管,其工作速度3倍于英特尔最先进的14纳米商用硅材料晶体管,能耗只有其四分之一。该成果于今年初刊登于美国《科学》杂志。

碳纳米材料或将替代硅材料

长期以来,整个半导体产业遵循摩尔定律,不断缩小晶体管尺寸以提升其性能。而业界认为,摩尔定律将在2020年左右达到终点,即硅材料晶体管的尺寸将无法再缩小,芯片的性能提升已经接近其物理极限。

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目前,全球集成电路芯片的器件中有约90%都源于硅基CMOS技术,而随着晶体管尺寸的缩小,其后续发展亦越来越受到来自物理规律和制造成本的限制。

在为数不多的可能替代材料中,碳基纳米材料特别是碳纳米管被公认为最有可能替代硅材料。美国斯坦福大学、IBM公司的研究人员都在致力于该领域的研究。国际半导体技术发展路线图近年来多次引用彭练矛团队的工作,来证明碳纳米管是一个重要的出路。

物联网传感器芯片成为碳芯片的切入点

目前,该团队已在实验室实现了碳材料的医用传感器,用来检测血压、心跳和血糖等生化指标。由于碳材料与人体兼容性高,且有良好的柔韧性,这种传感器可以完美贴合皮肤,让人感觉不到它的存在。

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此外,碳材料还可以感光,用在夜视装备上不仅可以达到极高的清晰度,且对不发热的物体也能成像,远胜于红外热像仪。这使它在汽车辅助驾驶系统以及打造监控摄像头方面大有用武之地。

而且,在当今物联网创造的六大市场中(可穿戴智能传感器,智能家庭应用,医疗电子,工业自动化,汽车辅助驾驶,智慧城市),碳材料已经确定可以切入其中四个。

大力发展芯片产业实现“强芯梦”

当前在移动互联网、物联网、5G、云计算、大数据等新兴应用领域的带动下,全球半导体产业呈现加速增长的发展趋势。事实上,一直以来芯片都是中国科技领域的短板。尽管中国是世界最大的半导体消费国,目前国产芯片的自给率尚不足三成。

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目前国产芯片大多应用在消费类领域,而在对稳定性和可靠性要求相对更高的通信、工业、医疗及军事等领域,国产芯片与国际先进水平差距较大,尤其是一些技术含量很高的关键器件,比如高速光通信接口、大规模FPGA、高速高精度ADC/DAC等,还完全依赖国外供应商。

由于,碳芯片技术至少5年之后才看到商品的雏形,形成产业化的东西或许还得更长,而从目前市场化资金来看,风险投资只投入5年之内有可能变现的高成长项目和企业。

因此,芯片领域还在期待更大突破,需要借助领先的技术优势,整合内外部资源,有效建立本地研发团队,并快速开发出具有竞争力的领先解决方案,建设健康发展的半导体芯片产业生态,将更有机会实现半导体芯片业的强国之梦。

 
关键词: 芯片 半导体
 
 
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