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碳基晶片是什麼?中國工藝達領先水準,那能繞過EUV光刻機嗎?

什麼是碳基晶片

2020年底,中科院制造出了一個8英寸石墨烯晶圓,于是網絡上關于碳基晶片的說法也多了起來。此外大陸在碳納米管上的投入非常大,這使得大陸在相關工藝上已經遙遙領先。那麼這個碳基晶片到底是怎麼回事呢?

碳基晶片是什麼?中國工藝達領先水準,那能繞過EUV光刻機嗎?

要知道碳基晶片是什麼東西,我們首先需要知道晶片是什麼。簡單來說,晶片就是一塊雕滿了電路的半導體。按普通人能了解的東西來舉例,就是一塊石頭上雕出了花紋,電能在這種花紋中跑。而所謂的某某基晶片,是指這塊“石頭”的材料。正常的晶片都是用矽制造的,而碳基晶片是用一種碳元素(石墨)制造的。

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碳基晶片自身的問題

那麼中國成功制造出了碳基晶片,可以繞過西方掌控的EUV光刻機嗎?答案是不能,至少以碳基晶片現階段起到的作用來說不能。首先碳基晶片本身就有很多問題,第一是碳元素太過于活躍,而且導電性極強。第二是碳基晶片制造成本高,根本沒法量産。

碳基晶片是什麼?中國工藝達領先水準,那能繞過EUV光刻機嗎?

晶片這東西之是以要用半導體材料制作,是因為我們在使用的時,需要它在某些時候不導電。矽是一種優秀的半導體,足以滿足晶片電路對導電性的需求。但碳做不到,碳導電性極強,晶片電路中的電信号很難正常流通。是以就目前來說,世界上還沒有哪個國家能制造出碳基晶片,中國制造出了碳基晶片隻是謠言,我們隻是在碳納米管的研究上比别國深入而已。

碳基晶片是什麼?中國工藝達領先水準,那能繞過EUV光刻機嗎?

在制造成本上,碳基晶片的成本很高。晶片的制造需要用雷射在半導體上蝕刻出線路,當然,用化學方式蝕刻也行,但精度會大大降低,晶片的性能自然不如用雷射燒出來的。而碳基晶片的問題是,碳能夠燃燒,絕大多數碳元素在面對高熱時都會燃燒或氣化。這意味着以人類現有的科技水準,我們還無法量産碳基晶片。

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晶片的制造流程

除了碳基晶片本身的問題,我們無法繞過EUV光刻機的另一半大問題就是晶片的制造流程了。不管是碳基也好,矽基也罷,甚至是鍺基、硫基,要制造成晶片總是要用光刻機燒的。光刻機是制造晶片的工具,不可能因為晶片換了一種材料就把工具丢了。

碳基晶片是什麼?中國工藝達領先水準,那能繞過EUV光刻機嗎?

就目前來說,EUV光刻機依舊是人類手上精度最高的光刻機,如果我們要生産最先進的晶片,就必須用到EUV光刻機。或者中國研制出一款比EUV光刻機精度還高的光刻機,不然隻是改變晶片的材料,根本繞不過EUV光刻機,我們還是會被卡脖子。

碳基晶片是什麼?中國工藝達領先水準,那能繞過EUV光刻機嗎?

不過碳基晶片雖然有這樣那樣的問題,但中國在碳納米管上的投入并不是做無用功。因為現在摩爾定律已經走到頭了,這說明5納米、4納米的晶片,已經走到了實體上的極限。要制造出新時代的晶片,人類需要找出更好的半導體,而碳基晶片,是相關領域的一次嘗試。

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