近日,碳基半导体瞬间引爆整个资本市场,整个科技圈,资本圈都被碳基半导体概念轰炸。
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背景
步入21世纪以来,传统硅基芯片的发展速度日益缓慢,科学家们一直试图寻找能够替代硅的芯片材料,碳纳米管就是最具前景的方向之一。然而,制造出符合要求的碳纳米管材料,一直是碳管电子学领域所面临的最大的技术挑战。
目前,芯片绝大部分采用硅基材料的集成电路技术,该项技术被国外厂家长期垄断。据统计,中国每年进口芯片的花费高达3000亿美元,甚至超过了进口石油的花费。
采用硅以外的材料做集成电路,包括锗、砷化钾、石墨烯和碳,一直是国外半导体前沿的技术。
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优势
相对于硅基,碳基半导体具有成本更低、功耗更小、效率更高的优势,更适合在不同领域的应用而成为更好的半导体材料选项。
世界最初的碳基集成电路乃IBM开发的在单一碳纳米管分子上构建的完整电子集成电路。而据说我国的碳基半导体起步方面和国外几乎同步。
因此不论是理论还是实验室研发方面都处在世界前列且较为成熟。这似乎是我国能够在芯片半导体相关行业实现弯道超车的最好机会。
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应用
碳基技术在不久的将来可以应用于国防科技、卫星导航、气象监测、人工智能、医疗器械等多重领域。我国在碳基技术领域取得的一系列突破进展,将极大地提升了我国在世界半导体行业的话语权。
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定义
碳基半导体是一种在碳基纳米材料的基础上发展出来的一种导电材料,又被称作碳纳米管晶体管。
其原料即碳基纳米材料为一种分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料——分散相既可以由碳原子组成,也可以由异种原子(非碳原子)组成,甚至可以是纳米孔。
主要包括三种类型:碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球,其中碳纳米管即作为制备碳基半导体的材料。
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中国技术领先
由北京元芯碳基集成电路研究院彭练矛教授和张志勇教授带领的团队,经过多年研究与实践,解决了长期困扰碳基半导体材料制备的瓶颈,如材料的纯度、密度与面积问题。
他们的这项研究成果已经被收录在今年5月22日的《科学》期刊“应用物理器件科技”栏目中。
芯片是一个国家发展高科技产业的核心所在,但中国在基于硅基CMOS技术的传统芯片产业一直处于被西方“卡脖子”的相对落后的境地。
“我们的碳基半导体研究是代表世界领先水平的。”彭练矛表示。与国外硅基技术制造出来的芯片相比,我国碳基技术制造出来的芯片在处理大数据时不仅速度更快,而且至少节约30%的功耗。
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附股: