石墨烯制成碳基芯片的性能

让我们先回顾一下摩尔定律，简单地说，每18-24个月，晶体管数量就会翻番，性能也会翻番。因此，当摩尔定律失效时，科学家们正在寻找新的材料来代替硅，其中，石墨烯是一个很好的选择。由于石墨烯的价格高达5000元人民币，所以现在只有三星、IBM和英特尔这三家科技巨头可以使用。

近来国产8英寸石墨烯晶片实现了小批量生产，BUX48似乎给国产芯片“快车道”超车注入了一剂强心剂。由于从理论上讲，只要继续对石墨烯晶圆进行进片、刻蚀、离子注入等操作，就可以绕过光刻机，制成碳基芯片。这就是说，我们国产芯片，最终不再被别人卡住。但是，事实是否会如我们所料？现在我们就从石墨烯的优缺点来分析，碳基芯片究竟能不能替代硅基芯片？

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莫尔定律

让我们先回顾一下摩尔定律，简单地说，每18-24个月，晶体管数量就会翻番，性能也会翻番。按照摩尔定律，我们的芯片每年都在进步，如果芯片突破1纳米，那会发生什么呢？

尽管台积电已经突破了5nm工艺，但由于材料、器件和量子物理的限制，硅基芯片在接近物理极限的情况下，会出现漏电效应和隧道效应等问题，2nm工艺的研究与开发将面临瓶颈。

因此，当摩尔定律失效时，科学家们正在寻找新的材料来代替硅，其中，石墨烯是一个很好的选择。

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石墨烯

来自石墨的石墨，是由英国曼彻斯特大学46岁的AndreyHeim和30岁的ConstantinNovoForvolov共同发现。

石墨烯堪称科学奇迹，其厚度仅为0.335纳米，相当于一根头发的20万分之一，但它的硬度却是钢铁的200倍，另外，石墨烯的导电能力比硅强100倍，导热能力比铜强10倍。因此，石墨烯独特的材料特性让它成为一种负担。

若将石墨烯制成碳基芯片，其性能可达硅晶片的十倍，但其耗电量可降至1/4，即只需28纳米的光刻机，即可达到世界上最先进的EUV光刻机的效果。而且制造碳基芯片仍面临着困难。

由于石墨烯的价格高达5000元人民币，所以现在只有三星、IBM和英特尔这三家科技巨头可以使用。2018年我国石墨烯产业，规模达111亿元人民币，相关企业达7300多家，但整体经营情况不容乐观。由于大量生产石墨烯非常困难。

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碳基晶片

硅基芯片的极限在1nm左右，台积电现在已经开始采用2nm工艺了，硅基芯片的终结似乎迟早要到来，但是碳基芯片不会，它能达到1nm以下。

自2007年开始研究碳基芯片的北大科学家们，功夫不负有心人，最终于2017年成功研制出5nm栅极CMOS管器件，其性能比同栅长硅基器件高出十倍，这也是我国首次掌握世界上最先进的晶体管技术。五月份，北大团队又突破了碳基芯片的技术瓶颈，找到了实现整齐排列高纯碳纳米管的新工艺。今天我们推出的8英寸石墨烯晶片，攻克了无数美国企业望而却步的石墨烯净化难题，这也是我国碳基芯片发展到新高度的一个见证。

碳基晶片虽然困难，但这条路总能守得云开见月明。下一步就是与更多的芯片产业链合作，让碳基芯片实现实用化，打破我国硅基时代所面临的困境。