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應對未來芯片危機:歐洲致力于石墨烯等二維材料研發(fā)

2021-12-20
來源:半導體行業(yè)觀察

  西班牙《世界報》網(wǎng)站近日報道稱,,芯片危機影響到了幾乎所有的工業(yè)活動,,從汽車到手機或視頻游戲的制造。最糟糕的是沒有人知道它什么時候結束,。

  報道表示,,芯片危機在最糟糕的時刻爆發(fā)了——第6波疫情,、交通支出泡沫和各種不可預測的不幸(日本工廠火災、美國得克薩斯州風暴等)匯集在一起,,迫使芯片工廠紛紛關閉,。

  但實際上,報道認為這個問題遲早會爆發(fā),,因為整個歐洲還沒有達到世界芯片產(chǎn)量的10%,。那么,有解決的辦法嗎?有,,但短期內(nèi)無法實現(xiàn)——現(xiàn)在投資的任何東西都需要數(shù)年時間才能反映在工業(yè)生產(chǎn)中。歐洲正在拼命趕上制造芯片熱潮時錯過的那班車,。

  報道認為,,更重要的是引領下一代集成電路技術,其中,,石墨烯等具有驚人特性的材料已經(jīng)開始從實驗室躍入日常生活,,并將在其中發(fā)揮重要作用。歐盟已經(jīng)開始致力于這項新技術的研發(fā),,但傳統(tǒng)的硅半導體在中期內(nèi)仍將是必不可少的,。

  “現(xiàn)在要想替代硅非常困難”,西班牙阿拉貢納米科學與材料研究所的研究員勞爾·阿雷納爾坦言,,“硅的性能良好,。它是一種在純度方面可以控制得很好的材料,而且成本非常低,。一旦將硅材料的這些優(yōu)點放在比較的天平上,,硅就很難被擊敗。然而,,幾十年來,,人們一直在尋找硅的替代品,近年來更是如此,,因為硅材料正在達到減小晶體管尺寸的物理極限,。”

  主要的替代方案之一是所謂的二維材料——即那些具有長度和寬度,、但厚度僅一兩個原子的材料,,因此它們實際上幾乎沒有厚度。由碳原子的6邊形晶格組成的石墨烯材料是最受歡迎的,。由這種材料制成的芯片有朝一日可能會取代硅芯片,,但該設想在未來幾年內(nèi)還難以實現(xiàn),這方面仍有待進一步研究,。最重要的是,,有必要確保這些未來材料能夠以可接受的成本進行可靠的生產(chǎn)。

  “歐洲在石墨烯研究和技術開發(fā)方面處于有利地位,,而且正在采取正確的研發(fā)步驟,,”西班牙石墨烯公司的科學總監(jiān)阿馬婭·蘇魯圖薩說。西班牙石墨烯公司是一家專門從事石墨烯材料研發(fā)的企業(yè),。事實上,,歐盟在2013年投資了10億歐元,以推動之后10年內(nèi)的石墨烯技術發(fā)展。最近一年來,,石墨烯材料的3條試驗生產(chǎn)線已經(jīng)投入運行,。蘇魯圖薩還稱,“我們想表明石墨烯材料具有競爭優(yōu)勢,,它可以在芯片內(nèi)實現(xiàn)我們想要的目標,,我們正走在正確的軌道上?!?/p>

  情況并非總是如此,,由于在歐洲生產(chǎn)芯片的成本更高,所有生產(chǎn)都被外包給了亞洲,?!耙苍S這不是正確的策略,我們應該保留一個小生產(chǎn)基地,,這樣才能供應本地的芯片需求,,”蘇魯圖薩坦言,“我相信歐盟現(xiàn)在已經(jīng)意識到了當時采取的策略是不正確的,,并且想要把這件事情做好,。歐盟一直在為未來投資研發(fā)有前途的材料。從錯誤中吸取教訓是明智的,。石墨烯可能將成為應對未來芯片危機的B計劃,。”

  在此之前,,也許在未來5年內(nèi),,石墨烯將推動其他技術的發(fā)展,例如生物醫(yī)學傳感器和夜視攝像頭等,。此外,,它很可能將成為下一代芯片的一部分——在這種情況下,石墨烯將增強硅的性能,,而不是完全取代它,。

  “只用二維材料制造集成電路是可能的,事實上已經(jīng)有一些原型產(chǎn)品,,但目前,,它們與用現(xiàn)有硅技術生產(chǎn)的芯片在集成度、成本,、可靠性和效率方面還相差甚遠,,”西班牙格拉納達大學納米電子學、石墨烯和二維材料實驗室的負責人弗朗西斯科·加米斯指出,。




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