国产造芯探索新出路,自研石墨烯晶圆或将弥补硅晶圆工艺极限

如题所述

第1个回答  2024-04-18
对华为的禁令并非偶然,美国政府旨在通过此举维持其在芯片行业的垄断优势,进而长期掌控科技领域的领导地位。华为的崛起打破了高通在市场上的独霸地位,这是美国所无法接受的“公平竞争”...
微软创始人比尔·盖茨在接受采访时对制裁华为的举措表达了不同看法。
在芯片制造过程中,半导体基础材料硅晶圆至关重要。它是通过切割硅晶柱得到的圆片,尺寸越大,生产难度越高。我国虽然需求巨大,但长期依赖进口,尤其是大尺寸技术的掌握由日本企业主导。目前,国内企业在小尺寸硅晶圆的量产方面已有所突破,但在大尺寸的8寸和12寸硅晶圆的自产率仍然较低。
上海新升公司生产的12英寸硅晶圆技术已通过中芯国际的验证,尽管产能有限,但这标志着国产硅晶圆厂商的崛起。
光刻工艺是芯片制造的另一大挑战,尤其是对于华为等企业来说。最新的NA EUV光刻技术为进入3nm工艺制程做好了准备,但中芯国际尚未能引进EUV光刻机。尽管突破了N+1工艺,功耗接近7nm,但性能尚无法达到7nm水平,更不用说5nm。台积电和中芯国际都受到美国技术的限制,高端光刻机只有阿斯麦能够提供,因此,当7nm工艺开放时,可能也是3nm工艺商用的开始,华为的麒麟芯片可能不得不推迟发布。
国产芯片制造在追赶国际步伐的同时,也在探索新的突破口。石墨烯技术被认为是全球同步发展的方向。随着硅晶圆工艺制程的日益精细,最终将面临物理极限,据传极限为1nm,即便能生产,也要考虑良品率问题。而石墨烯碳基晶圆被誉为硅晶圆的替代品。国产8英寸石墨烯晶圆已实现小批量生产。
石墨烯因其卓越性能被誉为众多纳米材料中最薄的一种,厚度可达0.335纳米,相当于一根头发丝的20万分之一。既然人类已经能够发现这么细微的材料,就有必要将其应用于实际。
使用石墨烯碳基晶圆制造的芯片性能预计将是硅基芯片的10倍以上,更重要的是,功耗更低,这正是手机追求的极致性能。有预测指出,28nm的碳基芯片就能达到7nm的硅基芯片的水平,技术差距大幅缩小。国产成熟制程可达到14nm,意味着无需极紫外光光刻机即可实现5nm级别的制程,大幅降低制造成本。
尽管石墨烯材料价格昂贵,高达5000元/克,但其卓越的导电性和导热性使其成为极具潜力的半导体材料。然而,石墨烯提纯过程中的杂质问题限制了其量产能力。国产8寸石墨烯晶圆的成功试产,标志着一次重要的技术突破,为国产技术树立了先进的标志。
统计显示,我国在石墨烯领域的研究已拥有37521件专利,占全球67%,位居世界第一。
在新领域的探索中,从被动应对到主动掌握核心技术,是赢得领域话语权和突破技术限制的关键。只有加强自主研发能力,才能摆脱受制于人的局面。既然无法获得他人的顶尖技术,那就探索新技术,自主实现极致发挥。
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