ข่าว
เซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนเป็นอย่างไรบ้าง?
ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ได้ติดตามวิถีของกฎของมัวร์เพื่อพัฒนาด้วยความเร็วสูง ทุกวันนี้วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพของชิปเพียงแค่การอัพเกรดกระบวนการไม่สามารถตอบสนองความต้องการของเวลาได้อีกต่อไปและอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ได้ค่อยๆเข้าสู่ "ยุคหลังมัวร์" การถือกำเนิดของยุคหลังมัวร์ได้นำโอกาสในการพัฒนาใหม่มาสู่การพัฒนาอุตสาหกรรมวงจรรวมของจีน China Electronics News ได้เปิดตัวชุดรายงานเกี่ยวกับ "การสำรวจเทคโนโลยีก่อกวนของวงจรรวมในยุคหลังมัวร์" เพื่อแยกแยะเทคโนโลยีก่อกวนที่มีศักยภาพของวงจรรวม อภิปรายสถานะการพัฒนาปัญหาอุตสาหกรรมและโอกาสในอนาคตของแต่ละเทคโนโลยี
ด้วยกระบวนการผลิตชิปใกล้ 2 นาโนเมตรศักยภาพของวัสดุชิปที่ใช้ซิลิกอนได้รับการเคาะโดยทั่วไปและไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการพัฒนาในอนาคตของอุตสาหกรรม การใช้วัสดุใหม่ได้รับการยอมรับว่าเป็นโซลูชั่นพื้นฐานสำหรับปัญหาประสิทธิภาพของชิป หากกฎหมายของมัวร์ล้มเหลวจริงๆชิปที่ใช้ซิลิกอนที่กำลังเข้าใกล้วงเงินทางกายภาพที่กำลังจะอยู่ในสถานการณ์ที่ไม่มีข้อสงสัย ในกรณีนี้เซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนตามคาร์บอนจะเป็นผู้ช่วยให้รอดที่จะแสดงให้เราเห็นถึงฉากของ "หมู่บ้านใหม่"? ในขั้นตอนนี้วิธีเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนสามารถออกจากห้องปฏิบัติการ "ห้องพักแก้ว" ได้อย่างไรและตระหนักถึงศักยภาพของพวกเขาอย่างแท้จริงยังคงเป็นจุดสนใจของความสนใจและความยากลำบากที่อุตสาหกรรม
เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนมีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์
ตามกฎหมายของมัวร์ "กฎทอง" ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพของชิปเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนจะเพิ่มขึ้นทุก ๆ 18 ถึง 24 เดือน อย่างไรก็ตามในฐานะที่เป็นขนาดชิปยังคงหดตัวโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อระดับของเทคโนโลยีการผลิตชิปเข้าสู่โหนด 5 นาโนเมตรการพัฒนาชิปซิลิคอนเริ่มต้องเผชิญกับข้อ จำกัด ทางกายภาพจำนวนมากและอุตสาหกรรมได้ค่อยๆโผล่ออกมา "กฎหมายของมัวร์เสียชีวิต" และ " เทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอนสิ้นสุดลงแล้ว " และมุมมองอื่น ๆ เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ก่อกวนในยุคหลังมัวร์
เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของวัสดุนาโนที่ใช้คาร์บอนซึ่งแสดงโดย Nanotubes คาร์บอน (CNT) และกราฟีน รายงานการวิจัยของ ITRS ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการวิจัยในอนาคตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ควรมุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คาร์บอน
เพื่อดำเนินการตามกฎหมายของมัวร์ต่อไปนักวิจัยยังคงสำรวจวัสดุใหม่และโครงสร้างอุปกรณ์ใหม่ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอนแบบดั้งเดิมข้อดีของคาร์บอนที่ได้รับความสนใจซึ่งดึงดูดนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์นับไม่ถ้วน "แข่งขัน"?
เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของสถาบันวิจัยวงจรรวมคาร์บอนปักกิ่งก่อนหน้านี้บอกนักข่าวของ "China Electronics News" ว่าเทคโนโลยีที่ใช้คาร์บอนมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและลดการใช้พลังงานกว่าเทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอน ตัวอย่างเช่นชิปที่ใช้คาร์บอนที่ใช้กระบวนการ 90 นาโนเมตรคาดว่าจะผลิตชิปที่ใช้ซิลิกอนกับประสิทธิภาพและการรวมที่เทียบเท่ากับโหนดเทคโนโลยี 28 นาโนเมตรและชิปที่ใช้คาร์บอนที่ใช้กระบวนการ 28 นาโนเมตรสามารถบรรลุซิลิคอน ชิปเทียบเท่ากับโหนดเทคโนโลยี 7 นาโนเมตร
Ma Yaobin นักวิจัยที่สถาบันวงจรรวม CCID Think Tank เอา Nanotubes คาร์บอนเป็นตัวอย่างในการแสดงผู้สื่อข่าวจาก China Electronics News เกี่ยวกับข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอน "CNT (คาร์บอน Nanotube) มีการเคลื่อนย้ายผู้ให้บริการสูงมากขนาดของร่างกายบางมากและการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมเมื่อเทียบกับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ซิลิกอนความเร็วในการทำงานและการใช้พลังงานของโปรเซสเซอร์ที่ใช้ CNFET ทั้งสองสามารถมีประมาณ 3% ประโยชน์ของสอง ครั้งนั่นคือข้อได้เปรียบของผลิตภัณฑ์ล่าช้าพลังงาน (EDP) ประมาณ 9 เท่า " Ma Yaobin กล่าวกับผู้สื่อข่าว
การใช้วัสดุกราฟีนยังเป็นหลักฐานที่แข็งแกร่งของข้อดีของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอน Ma Yaobin ชี้ให้เห็นถึงผู้สื่อข่าวว่ากราฟีนมีลักษณะที่ยอดเยี่ยมเช่นการเคลื่อนย้ายผู้ให้บริการสูงและการนำความร้อนที่ดีซึ่งช่วยให้ทรานซิสเตอร์ Graphene ได้รับความเร็วในการส่งสัญญาณสูงและการกระจายความร้อนที่ดี ในอนาคตกราฟีนคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในการตระหนักถึงขนาดขนาดเล็กการเชื่อมต่อระหว่างกันแพคเกจ 3 มิติและการกระจายความร้อนของชิปให้เหมาะสม
รุ่งอรุณของเทคโนโลยี Nanotube คาร์บอน
ในความเป็นจริงการแสวงหาของผู้คนและการสำรวจวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนไม่เพียง แต่เริ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยี Nanotube คาร์บอนโดยใช้วัสดุใหม่ดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ที่นับไม่ถ้วน ในปี 1991 นักฟิสิกส์ญี่ปุ่น Sumio IIJIMA ซึ่งได้รับเลือกให้เป็นนักวิชาการชาวต่างชาติของสถาบันวิทยาศาสตร์จีนค้นพบนาโนบัคคาร์บอนโดยไม่คาดคิดเมื่อเขาใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนความละเอียดสูงเพื่อสังเกตผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่ผลิตโดยวิธีการอาร์ค ตามการสังเกตของเขา Nanotubes คาร์บอนทำจากโมเลกุลคาร์บอนที่จัดเรียงในรูปแบบท่อซึ่งถือได้ว่าเป็นชั้นเดียวของกราไฟท์รีดเป็น "กระบอกสูบ" ซึ่งจะต้องเตรียมจากวัสดุคาร์บอนเช่นแท่งกราไฟท์โดยพิเศษ วิธี.
ในเดือนสิงหาคม 2019 ผลการวิจัยของ NanoTubes คาร์บอนอีกครั้งทำให้ตัวละคร "Hello โลก" ที่คุ้นเคยกับโปรแกรมเมอร์ทุกคนที่มีความรู้สึกทั่วโลก กระดาษที่ตีพิมพ์ในวารสารธรรมชาติแสดงให้เห็นว่า Max Shulaker และเพื่อนร่วมงานของเขาที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในสหรัฐอเมริกาสามารถออกแบบและสร้างไมโครโปรเซสเซอร์คาร์บอน Nanotube ไมโครโปรเซสเซอร์นี้เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ 16 บิตที่ผลิตโดยใช้ทรานซิสเตอร์ Karbon Nanotube (CNT) มากกว่า 14,000 คัน วิธีการออกแบบและการผลิตของมันเอาชนะความท้าทายก่อนหน้านี้ที่เกี่ยวข้องกับ Nanotubes คาร์บอนและคาดว่าจะเป็นซิลิคอนในอุปกรณ์ microelectronic ขั้นสูง นำทางเลือกประสิทธิภาพสูง ไมโครโปรเซสเซอร์นี้ได้รับการขนานนามว่า "RV16X-NANO" และดำเนินการโปรแกรมสำเร็จในการทดสอบสร้างข้อความ: "Hello, World! I Am RV16xNano ทำจากท่อนาโนคาร์บอน"
Ma Yaobin กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่านักวิจัยจาก TSMC มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกยังได้ร่วมกันพัฒนา CNFET ที่ทันสมัย (ทรานซิสเตอร์สนาม Nanotube คาร์บอน) ที่มีความยาวประตู 10nm และ Subthreshold Swing ของ 68MV / DEC
เมื่อปีที่แล้วทีมนักวิชาการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีนและอาจารย์ของภาควิชาอิเล็กทรอนิกส์ของมหาวิทยาลัยปักกิ่งเป็งเหลียนมาและศาสตราจารย์จาง Zhiyong ผลการวิจัยที่สำคัญของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนยังให้ความหวังใหม่ในอุตสาหกรรมในยุคหลังมดลูก . เมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม 2020 ทีมตีพิมพ์กระดาษ "เซมิคอนดักเตอร์ความหนาแน่นสูงคาร์บอนขนานกับอาร์เรย์ขนานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูง" ในนิตยสารวิทยาศาสตร์แนะนำการพัฒนาล่าสุดของทีมวิธีการให้บริสุทธิ์และการประกอบมิติที่ จำกัด วิธีการแก้ปัญหาความบริสุทธิ์ของวัสดุความหนาแน่นและพื้นที่ที่มีการเตรียมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนมานาน
ความคืบหน้าของการวิจัยเกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนไม่ได้ราบรื่นเสมอไป หลังจาก "คลื่นขนาดใหญ่" การวิจัยในสาขานี้โดยสถาบันและ บริษัท บางแห่งได้หยุดชะงัก ในช่วงต้นปี 2014 IBM ทำสำนวนที่กล้าหาญบอกว่ามันจะใช้ Nanotubes คาร์บอนเพื่อผลิตชิปเร็วกว่า 5 เท่าจากปี 2020 แต่ไม่มีความก้าวหน้าในการวิจัยและพัฒนาต่อไป
ต้องมีการพัฒนาวงจรที่ใช้คาร์บอนและซิลิคอนที่แตกต่างกัน
แม้ว่าเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนที่แสดงด้วยท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคมากมายและศักยภาพทางการตลาดที่เห็นได้ชัดว่าทุกคนยังมีปัญหามากมายในการผลิตที่มีคุณภาพสูงการผลิตจำนวนมากและการใช้งานจริงของสารกึ่งตัวนำคาร์บอน
มันไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับท่อคาร์บอนในการสร้างฟิล์มบางสำหรับการประมวลผลวงจร VLSI ศาสตราจารย์ Wan Qing ของโรงเรียนวิทยาศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยหนานจิงแสดงความคิดเห็นของเขาต่อผู้สื่อข่าวของ "China Electronics News": ถ้ามันเป็นการเจริญเติบโตทางทิศทางโดยตรงมันเป็นเรื่องยากที่จะได้รับฟิล์มท่อคาร์บอนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความหนาแน่นสูง เพื่อตอบสนองความต้องการของพื้นที่ขนาดใหญ่ (ขนาด 12 นิ้ว) นาโนเทคโนโลยีวงจรรวมขนาดใหญ่มากการผลิตมวลและผลผลิตผลิตภัณฑ์อาจกลายเป็นความท้าทาย
Wan Qing เชื่อว่าแม้ว่าอุปกรณ์ที่ใช้คาร์บอนเดี่ยวทำได้ดีเมื่อเทียบกับวงจรรวมซิลิคอนเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนยังคงมีปัญหาบางอย่างในการรวมขนาดใหญ่พิเศษขนาดใหญ่และผลผลิตอุตสาหกรรม ในแง่ของการใช้งานวงจรแบบบูรณาการทั่วไปวงจรท่อคาร์บอนอาจไม่สามารถแข่งขันกับวงจรที่ใช้ซิลิกอนในปัจจุบันดังนั้นสารกึ่งตัวนำที่ใช้คาร์บอนอาจต้องมีการพัฒนาที่แตกต่าง ในอนาคตคาดว่าจะหาทางออกในสาขาใหม่เช่นระบบตรวจจับและยืดหยุ่น
Ma Yaobin กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่าการเตรียมแบทช์ของความบริสุทธิ์ของเซมิคอนดักเตอร์สูงพิเศษ (99.9999%) ในบรรทัด (มุมปฐมนิเทศ <9°), high density (100-200/μm), and large-area uniform CNT array film currently exists. Difficulties, which hinder the rapid application of CNFET in the field of integrated circuits. "In terms of purity, the current prepared CNTs will have the symbiosis phenomenon of semiconductors and metal CNTs, and the appearance of metal CNTs will cause serious degradation of the electrical performance of devices and chips." Ma Yaobin said.
เท่าที่กราฟีนมีความกังวล Ma Yaobin กล่าวว่าคุณสมบัติของ Gap ของ GAP ที่แท้จริงทำให้อัตราส่วนสวิทช์ทรานซิสเตอร์กราฟีนมีขนาดเล็กมากซึ่งจะ จำกัด การประยุกต์ใช้เซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนในวงจรตรรกะ
จาก "คุณค่าในอุดมคติ" ของห้องปฏิบัติการในการประยุกต์ใช้ขนาดใหญ่ในตลาดถนนสู่อุตสาหกรรมของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่มีความยาวและยาก Xu Zheng ศาสตราจารย์ที่โรงเรียนวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยปักกิ่ง Jiaotong บอกกับผู้สื่อข่าวของ "China Electronics News" ว่าในปัจจุบันวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ แต่เพื่อให้อุปกรณ์พวกเขาจำเป็นต้องได้รับจำนวนมาก ขัดกระบวนการ "การรับรู้เทคโนโลยีและการรับประกันประสิทธิภาพต้นทุนเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอน" แม้จะมีปัญหาและความท้าทาย Xu Zheng ยังคงเต็มไปด้วยความหวังในอนาคตของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอน "หากระดับการพัฒนาของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องได้รับการปรับปรุงอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนสามารถรองรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมได้เป็นไปได้สำหรับเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่ใช้คาร์บอนเพื่อให้เกิดการพัฒนาขนาดใหญ่และอุตสาหกรรม"
ในการเดินทางที่ยาวนานของการแก้ปัญหาเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่ใช้ในอุตสาหกรรมจำเป็นต้องปลูกฝังทักษะภายในและสร้างการสะสมของเทคโนโลยีอย่างเป็นระบบ ไม่กี่วันที่ผ่านมาทีม Peng Lianmao นักวิชาการยังแสดงความตั้งใจที่จะทำสิ่งต่าง ๆ ที่สำคัญต่อผู้สื่อข่าว สิ่งนี้อาจสามารถอธิบายได้จากด้านข้างที่หากอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนเป็นไปเพื่อให้บรรลุการพัฒนาต่อไปอุตสาหกรรมยังคงต้องมีสมาธิในการวิจัยและพัฒนาและลงสู่พื้นดิน
ด้วยกระบวนการผลิตชิปใกล้ 2 นาโนเมตรศักยภาพของวัสดุชิปที่ใช้ซิลิกอนได้รับการเคาะโดยทั่วไปและไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการพัฒนาในอนาคตของอุตสาหกรรม การใช้วัสดุใหม่ได้รับการยอมรับว่าเป็นโซลูชั่นพื้นฐานสำหรับปัญหาประสิทธิภาพของชิป หากกฎหมายของมัวร์ล้มเหลวจริงๆชิปที่ใช้ซิลิกอนที่กำลังเข้าใกล้วงเงินทางกายภาพที่กำลังจะอยู่ในสถานการณ์ที่ไม่มีข้อสงสัย ในกรณีนี้เซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนตามคาร์บอนจะเป็นผู้ช่วยให้รอดที่จะแสดงให้เราเห็นถึงฉากของ "หมู่บ้านใหม่"? ในขั้นตอนนี้วิธีเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนสามารถออกจากห้องปฏิบัติการ "ห้องพักแก้ว" ได้อย่างไรและตระหนักถึงศักยภาพของพวกเขาอย่างแท้จริงยังคงเป็นจุดสนใจของความสนใจและความยากลำบากที่อุตสาหกรรม
เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนมีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์
ตามกฎหมายของมัวร์ "กฎทอง" ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพของชิปเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนจะเพิ่มขึ้นทุก ๆ 18 ถึง 24 เดือน อย่างไรก็ตามในฐานะที่เป็นขนาดชิปยังคงหดตัวโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อระดับของเทคโนโลยีการผลิตชิปเข้าสู่โหนด 5 นาโนเมตรการพัฒนาชิปซิลิคอนเริ่มต้องเผชิญกับข้อ จำกัด ทางกายภาพจำนวนมากและอุตสาหกรรมได้ค่อยๆโผล่ออกมา "กฎหมายของมัวร์เสียชีวิต" และ " เทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอนสิ้นสุดลงแล้ว " และมุมมองอื่น ๆ เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ก่อกวนในยุคหลังมัวร์
เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของวัสดุนาโนที่ใช้คาร์บอนซึ่งแสดงโดย Nanotubes คาร์บอน (CNT) และกราฟีน รายงานการวิจัยของ ITRS ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการวิจัยในอนาคตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ควรมุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คาร์บอน
เพื่อดำเนินการตามกฎหมายของมัวร์ต่อไปนักวิจัยยังคงสำรวจวัสดุใหม่และโครงสร้างอุปกรณ์ใหม่ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอนแบบดั้งเดิมข้อดีของคาร์บอนที่ได้รับความสนใจซึ่งดึงดูดนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์นับไม่ถ้วน "แข่งขัน"?
เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของสถาบันวิจัยวงจรรวมคาร์บอนปักกิ่งก่อนหน้านี้บอกนักข่าวของ "China Electronics News" ว่าเทคโนโลยีที่ใช้คาร์บอนมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและลดการใช้พลังงานกว่าเทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอน ตัวอย่างเช่นชิปที่ใช้คาร์บอนที่ใช้กระบวนการ 90 นาโนเมตรคาดว่าจะผลิตชิปที่ใช้ซิลิกอนกับประสิทธิภาพและการรวมที่เทียบเท่ากับโหนดเทคโนโลยี 28 นาโนเมตรและชิปที่ใช้คาร์บอนที่ใช้กระบวนการ 28 นาโนเมตรสามารถบรรลุซิลิคอน ชิปเทียบเท่ากับโหนดเทคโนโลยี 7 นาโนเมตร
Ma Yaobin นักวิจัยที่สถาบันวงจรรวม CCID Think Tank เอา Nanotubes คาร์บอนเป็นตัวอย่างในการแสดงผู้สื่อข่าวจาก China Electronics News เกี่ยวกับข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอน "CNT (คาร์บอน Nanotube) มีการเคลื่อนย้ายผู้ให้บริการสูงมากขนาดของร่างกายบางมากและการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมเมื่อเทียบกับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ซิลิกอนความเร็วในการทำงานและการใช้พลังงานของโปรเซสเซอร์ที่ใช้ CNFET ทั้งสองสามารถมีประมาณ 3% ประโยชน์ของสอง ครั้งนั่นคือข้อได้เปรียบของผลิตภัณฑ์ล่าช้าพลังงาน (EDP) ประมาณ 9 เท่า " Ma Yaobin กล่าวกับผู้สื่อข่าว
การใช้วัสดุกราฟีนยังเป็นหลักฐานที่แข็งแกร่งของข้อดีของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอน Ma Yaobin ชี้ให้เห็นถึงผู้สื่อข่าวว่ากราฟีนมีลักษณะที่ยอดเยี่ยมเช่นการเคลื่อนย้ายผู้ให้บริการสูงและการนำความร้อนที่ดีซึ่งช่วยให้ทรานซิสเตอร์ Graphene ได้รับความเร็วในการส่งสัญญาณสูงและการกระจายความร้อนที่ดี ในอนาคตกราฟีนคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในการตระหนักถึงขนาดขนาดเล็กการเชื่อมต่อระหว่างกันแพคเกจ 3 มิติและการกระจายความร้อนของชิปให้เหมาะสม
รุ่งอรุณของเทคโนโลยี Nanotube คาร์บอน
ในความเป็นจริงการแสวงหาของผู้คนและการสำรวจวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนไม่เพียง แต่เริ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยี Nanotube คาร์บอนโดยใช้วัสดุใหม่ดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ที่นับไม่ถ้วน ในปี 1991 นักฟิสิกส์ญี่ปุ่น Sumio IIJIMA ซึ่งได้รับเลือกให้เป็นนักวิชาการชาวต่างชาติของสถาบันวิทยาศาสตร์จีนค้นพบนาโนบัคคาร์บอนโดยไม่คาดคิดเมื่อเขาใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนความละเอียดสูงเพื่อสังเกตผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่ผลิตโดยวิธีการอาร์ค ตามการสังเกตของเขา Nanotubes คาร์บอนทำจากโมเลกุลคาร์บอนที่จัดเรียงในรูปแบบท่อซึ่งถือได้ว่าเป็นชั้นเดียวของกราไฟท์รีดเป็น "กระบอกสูบ" ซึ่งจะต้องเตรียมจากวัสดุคาร์บอนเช่นแท่งกราไฟท์โดยพิเศษ วิธี.
ในเดือนสิงหาคม 2019 ผลการวิจัยของ NanoTubes คาร์บอนอีกครั้งทำให้ตัวละคร "Hello โลก" ที่คุ้นเคยกับโปรแกรมเมอร์ทุกคนที่มีความรู้สึกทั่วโลก กระดาษที่ตีพิมพ์ในวารสารธรรมชาติแสดงให้เห็นว่า Max Shulaker และเพื่อนร่วมงานของเขาที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในสหรัฐอเมริกาสามารถออกแบบและสร้างไมโครโปรเซสเซอร์คาร์บอน Nanotube ไมโครโปรเซสเซอร์นี้เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ 16 บิตที่ผลิตโดยใช้ทรานซิสเตอร์ Karbon Nanotube (CNT) มากกว่า 14,000 คัน วิธีการออกแบบและการผลิตของมันเอาชนะความท้าทายก่อนหน้านี้ที่เกี่ยวข้องกับ Nanotubes คาร์บอนและคาดว่าจะเป็นซิลิคอนในอุปกรณ์ microelectronic ขั้นสูง นำทางเลือกประสิทธิภาพสูง ไมโครโปรเซสเซอร์นี้ได้รับการขนานนามว่า "RV16X-NANO" และดำเนินการโปรแกรมสำเร็จในการทดสอบสร้างข้อความ: "Hello, World! I Am RV16xNano ทำจากท่อนาโนคาร์บอน"
Ma Yaobin กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่านักวิจัยจาก TSMC มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกยังได้ร่วมกันพัฒนา CNFET ที่ทันสมัย (ทรานซิสเตอร์สนาม Nanotube คาร์บอน) ที่มีความยาวประตู 10nm และ Subthreshold Swing ของ 68MV / DEC
เมื่อปีที่แล้วทีมนักวิชาการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีนและอาจารย์ของภาควิชาอิเล็กทรอนิกส์ของมหาวิทยาลัยปักกิ่งเป็งเหลียนมาและศาสตราจารย์จาง Zhiyong ผลการวิจัยที่สำคัญของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนยังให้ความหวังใหม่ในอุตสาหกรรมในยุคหลังมดลูก . เมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม 2020 ทีมตีพิมพ์กระดาษ "เซมิคอนดักเตอร์ความหนาแน่นสูงคาร์บอนขนานกับอาร์เรย์ขนานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูง" ในนิตยสารวิทยาศาสตร์แนะนำการพัฒนาล่าสุดของทีมวิธีการให้บริสุทธิ์และการประกอบมิติที่ จำกัด วิธีการแก้ปัญหาความบริสุทธิ์ของวัสดุความหนาแน่นและพื้นที่ที่มีการเตรียมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนมานาน
ความคืบหน้าของการวิจัยเกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนไม่ได้ราบรื่นเสมอไป หลังจาก "คลื่นขนาดใหญ่" การวิจัยในสาขานี้โดยสถาบันและ บริษัท บางแห่งได้หยุดชะงัก ในช่วงต้นปี 2014 IBM ทำสำนวนที่กล้าหาญบอกว่ามันจะใช้ Nanotubes คาร์บอนเพื่อผลิตชิปเร็วกว่า 5 เท่าจากปี 2020 แต่ไม่มีความก้าวหน้าในการวิจัยและพัฒนาต่อไป
ต้องมีการพัฒนาวงจรที่ใช้คาร์บอนและซิลิคอนที่แตกต่างกัน
แม้ว่าเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนที่แสดงด้วยท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคมากมายและศักยภาพทางการตลาดที่เห็นได้ชัดว่าทุกคนยังมีปัญหามากมายในการผลิตที่มีคุณภาพสูงการผลิตจำนวนมากและการใช้งานจริงของสารกึ่งตัวนำคาร์บอน
มันไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับท่อคาร์บอนในการสร้างฟิล์มบางสำหรับการประมวลผลวงจร VLSI ศาสตราจารย์ Wan Qing ของโรงเรียนวิทยาศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยหนานจิงแสดงความคิดเห็นของเขาต่อผู้สื่อข่าวของ "China Electronics News": ถ้ามันเป็นการเจริญเติบโตทางทิศทางโดยตรงมันเป็นเรื่องยากที่จะได้รับฟิล์มท่อคาร์บอนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความหนาแน่นสูง เพื่อตอบสนองความต้องการของพื้นที่ขนาดใหญ่ (ขนาด 12 นิ้ว) นาโนเทคโนโลยีวงจรรวมขนาดใหญ่มากการผลิตมวลและผลผลิตผลิตภัณฑ์อาจกลายเป็นความท้าทาย
Wan Qing เชื่อว่าแม้ว่าอุปกรณ์ที่ใช้คาร์บอนเดี่ยวทำได้ดีเมื่อเทียบกับวงจรรวมซิลิคอนเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนยังคงมีปัญหาบางอย่างในการรวมขนาดใหญ่พิเศษขนาดใหญ่และผลผลิตอุตสาหกรรม ในแง่ของการใช้งานวงจรแบบบูรณาการทั่วไปวงจรท่อคาร์บอนอาจไม่สามารถแข่งขันกับวงจรที่ใช้ซิลิกอนในปัจจุบันดังนั้นสารกึ่งตัวนำที่ใช้คาร์บอนอาจต้องมีการพัฒนาที่แตกต่าง ในอนาคตคาดว่าจะหาทางออกในสาขาใหม่เช่นระบบตรวจจับและยืดหยุ่น
Ma Yaobin กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่าการเตรียมแบทช์ของความบริสุทธิ์ของเซมิคอนดักเตอร์สูงพิเศษ (99.9999%) ในบรรทัด (มุมปฐมนิเทศ <9°), high density (100-200/μm), and large-area uniform CNT array film currently exists. Difficulties, which hinder the rapid application of CNFET in the field of integrated circuits. "In terms of purity, the current prepared CNTs will have the symbiosis phenomenon of semiconductors and metal CNTs, and the appearance of metal CNTs will cause serious degradation of the electrical performance of devices and chips." Ma Yaobin said.
เท่าที่กราฟีนมีความกังวล Ma Yaobin กล่าวว่าคุณสมบัติของ Gap ของ GAP ที่แท้จริงทำให้อัตราส่วนสวิทช์ทรานซิสเตอร์กราฟีนมีขนาดเล็กมากซึ่งจะ จำกัด การประยุกต์ใช้เซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนในวงจรตรรกะ
จาก "คุณค่าในอุดมคติ" ของห้องปฏิบัติการในการประยุกต์ใช้ขนาดใหญ่ในตลาดถนนสู่อุตสาหกรรมของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่มีความยาวและยาก Xu Zheng ศาสตราจารย์ที่โรงเรียนวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยปักกิ่ง Jiaotong บอกกับผู้สื่อข่าวของ "China Electronics News" ว่าในปัจจุบันวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ แต่เพื่อให้อุปกรณ์พวกเขาจำเป็นต้องได้รับจำนวนมาก ขัดกระบวนการ "การรับรู้เทคโนโลยีและการรับประกันประสิทธิภาพต้นทุนเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอน" แม้จะมีปัญหาและความท้าทาย Xu Zheng ยังคงเต็มไปด้วยความหวังในอนาคตของเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอน "หากระดับการพัฒนาของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องได้รับการปรับปรุงอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนสามารถรองรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมได้เป็นไปได้สำหรับเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่ใช้คาร์บอนเพื่อให้เกิดการพัฒนาขนาดใหญ่และอุตสาหกรรม"
ในการเดินทางที่ยาวนานของการแก้ปัญหาเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนที่ใช้ในอุตสาหกรรมจำเป็นต้องปลูกฝังทักษะภายในและสร้างการสะสมของเทคโนโลยีอย่างเป็นระบบ ไม่กี่วันที่ผ่านมาทีม Peng Lianmao นักวิชาการยังแสดงความตั้งใจที่จะทำสิ่งต่าง ๆ ที่สำคัญต่อผู้สื่อข่าว สิ่งนี้อาจสามารถอธิบายได้จากด้านข้างที่หากอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์คาร์บอนเป็นไปเพื่อให้บรรลุการพัฒนาต่อไปอุตสาหกรรมยังคงต้องมีสมาธิในการวิจัยและพัฒนาและลงสู่พื้นดิน