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碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?

  

碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?

  

碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?

  可以肯定的是,碳基芯片是不需要光刻机的,所以也不会使用光刻胶,要不然彭练矛和张志勇教授花费这么大精力研发的碳基芯片还是要依赖光刻机的话,那么它的使用价值并不高,毕竟在光刻机的研发上面,我们和ASML的差距还是很大的,那么想要弯道超车就必须摆脱光刻机的控制。

  传统芯片的制造过程需要经过是通过抛光、光刻、蚀刻、离子注入等一系列复杂的工艺过程。也就是先用激光将电路刻在掩盖板上(相当于我们印刷的转印技术),再通过用紫光通过掩盖版将电路印在硅片上进行曝光,涂上光刻胶等刻蚀后就能在硅圆上制造出数亿的晶体管,最后进行封装测试,芯片就制作完成。而这个过程是无法离开光刻机和刻蚀机的。

  碳基芯片的制作工艺

  而碳基半导体芯片用到的是碳纳米管,碳纳米管的制备过程跟硅基晶体管的制备方法有着本质的差别,碳纳米管的主要原料是石墨,目前生产工艺可以通过电弧放电法、激光烧蚀法等多种方式制成。所以碳基集成电路的加工一定不会用到光刻机。

  弯道超车还需要多久

  无论是手机的处理器CPU,还是其他的各种微电路芯片,我国在生产工艺和制造设备中,都要落后国际水平,短时间难以超越。但是碳基半导体的成功研发,可以让我国在芯片领域中实现弯道超车,成为国际的先进水平,彭练矛教授表示:

  “碳纳米管的制造乃至商用,面临最大的问题还是决心,国家的决心。若国家拿出支持传统集成电路技术的支持力度,加上产业界全力支持,3-5年应当能有商业碳基芯片出现,10年以内碳基芯片开始进入高端、主流应用。”根据已公开的信息(碳基的一些优势在此省去不说了),碳基芯片是半导体产业的方向之一,但不能确定就是技术发展的唯一必然方向。不过,业界确实可以从最简单的商业应用开始尝试做起,从简单到复杂,从低端到高端,从小范围到大范围,从专业特定领域到全范围推广。

  总结

  相信在不久的时间,通过各个国内厂商的适配和研发,我国的碳基芯片能重新成为世界领先,摆脱被光刻机和光刻胶卡脖子的状态。抢占碳基芯片产业的控制权。

  有用电的地方,就要用到绝缘材料,光刻机应该还有用,只是到时候也许70纳米的,就能够达到7纳米的速度,而且功耗还能更小,谁能先商业化量产该技术才是王道

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  从碳基芯片的制造工艺上看它是不需要光刻机的,那自然与之配套的光刻胶也就不需要了。由于高端光刻机的限制,国内没法完成7纳米及以下的芯片的加工,而碳基芯片的出现给了我们一个新的选择。

  碳基芯片的发展

  其实碳基芯片项目的立项已经是20年之前,但是直到两年前彭练矛院士和他的团队才制造出4吋5微米栅长的碳基芯片,相当于我们常说的硅基芯片的28nm工艺,但是相较于当时主流的硅基芯片工艺来说差距甚远。

  直到今年的5月26日彭练矛和张志勇教授组成的碳基纳米管晶片研发团队再一次突破了碳基半导体制造设备的瓶颈,并把研究成果发在国际权威学术期刊《科学》上,至此宣告我国的碳基芯片的发展处于世界领先的地位。

  碳基芯片的优势

  虽然市面上的芯片还是以硅基芯片为主,但从整体的发展形势上看,碳基芯片的发展空间更大,也更加有研发的价值。

  相较于传统的硅基芯片,碳基半导体具有制造成本更低、效率更高的优势,再加上我们国家全球领先的技术,至少能减少芯片30%的功耗,因此一直被视为最好的半导体材料。在应用能力方面,碳基芯片也要比硅基芯片处理的速度更快,发展前景十分广阔。

  碳基芯片什么时候能完成弯道超车?

  虽说上面我们科普了碳基芯片的诸多好处,但是碳基芯片的成果还是只停留在实验室,并没有形成一个成熟的产业。

  想要让碳基芯片真正走入市场,前期的投入肯定不会少;再加上现在碳基芯片的高端人才紧缺,工艺制造难度上也相对较高,这给碳基芯片的批量生产增加了不少的难度。

  除非国家有魄力拿出当年支持传统集成电路技术的支持力度,再加上国内各大公司的资金和技术的倾斜,在5年可能会有商业芯片产出,在10年左右才会有真正高端的碳基芯片出现。

  不过硅基芯片发展也不会停滞不前,如果要实现完全的超越,至少需要20~30年左右。

  虽说碳基芯片的应用前景十分广阔,但是在我国尚未形成相关的产业,短期内并不会对世界的芯片产业产生任何影响。目前华为等国内企业已经开始和彭院士的团队进入对接,虽然远水解不了近渴,但是起码给了华为一个新的备选方案

  碳基芯片在自媒体讨论下,成功完成了碳基芯片制造。影响力堪比中科院!细看还真的没有一家权威媒体报道说,碳基芯片是否需要光刻机。

  碳基芯片的原材料是碳纳米管。其中,碳纳米管中的“管”字,有很深的内涵。首先,严格来说碳纳米管,只是生产碳基芯片的材料。与硅基芯片用到的硅,都属于基础材料。其次,提取生成碳纳米管的过程,会生成“可控”的“圆管型”晶体。可控在于“圆管”按控制的方向生成(下图浅蓝色的“圆管”按可控方向生成)。

  (其中浅蓝色的就是碳纳米管中的“圆管”)

  我们不要把碳纳米管直接理解成晶体管。这是不对的,碳纳米管只是碳基芯片的材料。之所以有“管”字,是这种材料生成的过程,以一个个“圆管”的形式存在。

  接下来在用碳纳米管制备晶体管时,就会使用这些“圆管”作为晶体管的“原材料”,做出一个有源极、漏极、栅极的开关元器件(晶体管)。这与硅基芯片需要用掩模版(光罩)工艺复制出图形(用到光刻机),再蚀刻出晶体管不同(用到蚀刻机)。也就是说碳纳米管,已经有了“圆管”,不需要光刻机刻图出来。只需要在这些“圆管”上面制备带有源极、漏极、栅极的晶体管。

  (硅基芯片用光刻机的光刻原理)

  但是,目前源极、漏极、栅极怎样“安装”上去,一定程度上是离不开光刻机的。总不能用刀切吧(目前理论是这样)。

  虽然美国已经做出拥有14000个晶体管的碳基芯片处理器,但目前所有工艺步骤,没有任何一个国家提到。几乎都只是说用某种方法生产。(至少我没查到有具体像硅基芯片一样具体的生产工艺)

  结语:

  碳基芯片大多数技术还在理论或者实验室中,碳纳米管的提纯,碳纳米管晶体管的制备以及相关设备等等都需要验证再验证,再一步一步推进碳基芯片落地。

  最后,理解不到位的地方,欢迎指正!#2022生机大会#

  怎么可能不需要,也许100nm能达到硅基10nm的功耗,但你同样的集成度需要更大的晶片,生产成品提高了啊!体积也大了