6月28日中國科學(xué)家成功使用新材料碳納米管制造出芯片的核心元器件——晶體管,,其工作速度3倍于英特爾最先進的14納米商用硅材料晶體管,,能耗只有其四分之一。該成果于今年初刊登于美國《科學(xué)》雜志。
碳納米材料或?qū)⑻娲璨牧?/p>
長期以來,,整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律,不斷縮小晶體管尺寸以提升其性能,。而業(yè)界認(rèn)為,,摩爾定律將在2020年左右達到終點,即硅材料晶體管的尺寸將無法再縮小,,芯片的性能提升已經(jīng)接近其物理極限,。
目前,全球集成電路芯片的器件中有約90%都源于硅基CMOS技術(shù),,而隨著晶體管尺寸的縮小,,其后續(xù)發(fā)展亦越來越受到來自物理規(guī)律和制造成本的限制。
在為數(shù)不多的可能替代材料中,,碳基納米材料特別是碳納米管被公認(rèn)為最有可能替代硅材料,。美國斯坦福大學(xué)、IBM公司的研究人員都在致力于該領(lǐng)域的研究,。國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖近年來多次引用彭練矛團隊的工作,,來證明碳納米管是一個重要的出路。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器芯片成為碳芯片的切入點
目前,,該團隊已在實驗室實現(xiàn)了碳材料的醫(yī)用傳感器,,用來檢測血壓、心跳和血糖等生化指標(biāo),。由于碳材料與人體兼容性高,,且有良好的柔韌性,這種傳感器可以完美貼合皮膚,,讓人感覺不到它的存在,。
此外,,碳材料還可以感光,用在夜視裝備上不僅可以達到極高的清晰度,,且對不發(fā)熱的物體也能成像,,遠勝于紅外熱像儀。這使它在汽車輔助駕駛系統(tǒng)以及打造監(jiān)控攝像頭方面大有用武之地,。
而且,,在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造的六大市場中(可穿戴智能傳感器,智能家庭應(yīng)用,,醫(yī)療電子,,工業(yè)自動化,汽車輔助駕駛,,智慧城市),,碳材料已經(jīng)確定可以切入其中四個。
大力發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“強芯夢”
當(dāng)前在移動互聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng),、5G、云計算,、大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的帶動下,,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加速增長的發(fā)展趨勢。事實上,,一直以來芯片都是中國科技領(lǐng)域的短板,。盡管中國是世界最大的半導(dǎo)體消費國,目前國產(chǎn)芯片的自給率尚不足三成,。
目前國產(chǎn)芯片大多應(yīng)用在消費類領(lǐng)域,,而在對穩(wěn)定性和可靠性要求相對更高的通信、工業(yè),、醫(yī)療及軍事等領(lǐng)域,,國產(chǎn)芯片與國際先進水平差距較大,尤其是一些技術(shù)含量很高的關(guān)鍵器件,,比如高速光通信接口,、大規(guī)模FPGA、高速高精度ADC/DAC等,,還完全依賴國外供應(yīng)商,。
由于,碳芯片技術(shù)至少5年之后才看到商品的雛形,,形成產(chǎn)業(yè)化的東西或許還得更長,,而從目前市場化資金來看,風(fēng)險投資只投入5年之內(nèi)有可能變現(xiàn)的高成長項目和企業(yè)。
因此,,芯片領(lǐng)域還在期待更大突破,需要借助領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢,,整合內(nèi)外部資源,,有效建立本地研發(fā)團隊,并快速開發(fā)出具有競爭力的領(lǐng)先解決方案,,建設(shè)健康發(fā)展的半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài),,將更有機會實現(xiàn)半導(dǎo)體芯片業(yè)的強國之夢。