石墨烯芯片技术突破“碳基芯片”

    碳基芯片是以碳纳米管和石墨烯为代表的碳纳米材料为基础开发的，来半导体行业的研究重点应集中在碳基电子产品上，碳基半导体被认为是战后时代的突破性技术，而碳基材料领域正孕育着一个全新的机会，目前中国的研究机构已经在碳基半导体领域取得了重大进展，但是从实验室到市场还需要时间，还没有实现大规模的商业开发，新产业的研究和开发是一项长期投资，至少需要十年才能看到结果，碳基材料研究可能需要数十亿美元的资金，由于投资回报前景的不确定性，参与研究的中国本土企业不多，在这个领域是政府在主导，希望它能引起各方越来越多的关注。

       中国制造2025计划是中美科技战的根本原因，美国针对华为打压中国的高科技公司，但它的限制只限于一些领先公司，中国是半导体元件的最大买家，也是电子产品的最主要提供者，与中国脱钩并不符合美国的利益，美国希望中国生产廉价商品，从美国及其盟国购买高端产品和核心价值部件，这就是为什么美国不允许28纳米光刻机运往中国，除了对机器的禁运外，中国面临的所有障碍都与硅基芯片有关，如果中国能够制造碳基半导体，所有这些壁垒都不能再阻止中国，由于摩尔定律的限制，芯片发展到一定程度后就不能再进一步了，摩尔定律强调，冰冷的晶体管的数量每十八个月就会翻一番，人们认为基于硅的技术在28纳米时已接近极限，但芯片行业开发了十四纳米十纳米甚至三纳米的技术，根据台积电的计划，2022年下半年我们将看到三纳米芯片的大规模生产，苹果将成为台积电三纳米的客户，所以摩尔定律的极限还没有被打破，至少在三纳米级别，仍有可能大幅提高芯片性能，但基于硅的芯片最终会面临物理规则的限制，两纳米可能是临界点。   

         由石墨烯制成的碳基芯片是未来的发展方向，在同样的工艺下，碳基芯片的性能是硅基芯片的数倍，它甚至可以绕过euVI光刻技术的限制，因为人们用更高的纳米技术制造出与硅基的性能相同的碳船，西方国家在硅基芯片方面有长期的技术积累和生产经验，可以制造手机电脑和其他电子器件，中国要在硅基芯片领域超过西方国家并不容易，即使它能开发自己的紫外线机器，也需要三到五年的时间才能赶上，到那时生产高端硅芯片可能就没有意义了。

          因此中国需要走另一条路，转而采用碳基芯片技术，2020年10月中国科学院成功研制出八英寸石墨烯，这种晶圆的性能和尺寸都很好，中国的石墨矿藏占世界的四分之三，而其产量占全球总产量的72%，在这种情况下，中国可能会在全球半导体行业中占据领先地位，目前英特尔和AMD的CPU多年来一直被限制，现在最快的CPU频率都在5.5赫兹以下，即使是带液冷器的超频处理器也很难超过7赫兹，IBM开发的石墨晶体管在十年前就已经实现了高达155赫兹的频率，理论上石墨晶体管可以在一兆赫兹下工作，比今天的硅基芯片快200倍，石墨芯片技术很有前途，但它还没有被商业化，我们相信中国将在未来与其他国家的竞争中脱颖而出。