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说起我们现在电脑,和手机上使用的芯片,都是上世纪1946年米国人率先制造出来的硅晶体管,并且在那之后用晶体管制成了芯片。
其原理说白了就是在高纯度的硅晶基片上,放入更多的硅晶体管吗,让电子在这些晶体管里穿行,使用独特的二元制01语言,来控制电门,最终达到让芯片执行任务的目的。
而碳基芯片说白了,就是把硅替换成碳。
其实早在上世纪,就有人提出过这个想法,并且进行了实验。
但那个时候的人们并没有发现石墨烯,只是简单的想用碳原子来替代硅原子。
结果后来发现碳碳相连的原子,结构上没有硅原子来的稳定,后来也就没人在继续搞碳基芯片的研究了。
这种情况,直到2004年两位曼彻斯特的大学教授,发现并且第一次从石墨上撕下了大片结构的石墨烯,并且因此而获得了诺贝尔奖之后。
碳纳米管芯片的理念,才再度被人提了起来。
因为人们发现,随着人类对芯片研究程度的不断加深,原本界定电子领域的摩尔定律已经不在有效了。
原本的摩尔定律是说,每隔12-24个月,人类对于电子芯片的研发成果效率就会翻倍。
可是等芯片制程进入14纳米之后,这个定律就已经开始失效了。
人们发现随着硅纳米管越做越小之后,下一代的换代升级难度,也越来越大了。
以至于现在人类制造硅精芯片的升级从7n破到5n就要花费大概三年的时光。
而下一步从5n走到3n或者2n可能还需要三年或者五年的时光。
等到最后进入到1n时候,甚至可能要花费十年也说不定。
而等真正掌握1n术之后,想要在升级,可是硅晶体管的物理属性,就已经达到极限了。
所以近些年来,科学家们一直在寻找可以替代硅晶体管的合适的材料。
而在2004年英国的教授发现了石墨烯之后,碳纳米管芯片的理论,就开始甚上尘嚣了。
而米国人更是率先展开了研究,就比如在MIT,每年都会有大量的科研经费被砸入到这个领域。
直到19年,他们终于制备成功了第一块碳纳米管的芯片。
而我国在这方面的研究,目前速度还比较慢,和米国比差的那肯定不是一点半点。
正因为了解目前国内关于碳纳米管研究的进度,所以此前在公司内部组织的科研方向大会上,方子璐就否决了下属工程师,提出搞碳纳米管研发的思路。
因为那完是一种赌博。
作为一名硬件方面的专家,方子璐实在是太了解碳纳米管研发的难度了。
暂且先不说,碳基晶片什么的,就先说这碳纳米管的制备,就是目前困扰世界科学家的最大拦路虎。
哪怕是在这个领域独领风骚的米国人,现在也只能疯狂烧钱,才能得到足够多的碳纳米管。
这还是人家财大气粗,烧得起的情况下,如果是他们这样来操作,那恐怕非得把H公司给烧垮了不可。
而且他们也没有这样的时间。
现在关于碳纳米管芯片,制备主要有这么几个方面的难题。
第一就是碳纳米管的制备,我们都知道石墨是由一层层的石墨烯叠加在一起形成的。
而当我们把单层的石墨烯卷起来,这就成了碳纳米管。
可是碳纳米管卷起来之后,长短,粗细都不一,这些碳纳米管有的是半导体,有的就是导体。
而对于碳纳米芯片而言,需要的就是半导体的而已,那么你该如何把这些碳纳米管来进行提纯?
要知道想要达到半导体制程级别,那么这么一堆碳纳米管的半导体纯度,必须要达到小数点后面四个九才行。
而第二个难题,就是如何要保证碳纳米管的方向排列一致。
如果你不能保证碳纳米管的排列方向保持一致,那么你的碳纳米晶体管将毫无意义。
而第三个难题,就是你要保证堆积的密度。
就是在一微米的空间内,你要堆积至少二百到三百根碳纳米管,而且这些碳纳米管的方向还要保持一致。
这就是目前制备碳纳米晶片首先要面临的第一关难题。
排列的一致性,高纯度以及高密度的问题。
而光是这三个难点,就已经难道了目前世界上99.9999%的科研机构,公司和高校。
而接下来,还有碳基晶元的制备,然后就是碳基晶元的光刻蚀刻,还有要使用的光刻胶等等。
其中有一部分的制备过程,和硅基芯片的生产流程,是有很大程度重合的。
所以当时方子璐在有人提出要搞碳基芯片之初,就毙掉了这个方案。
可是现在,当一颗活生生的碳及芯片,就摆在她的面前的时候,方子璐已经是傻了。
这种感觉真的太科幻了!
她怎么也不敢相信,到目前为止,就连最先进的米国,都没有搞定的技术,现在已经变成了实体,就出现在她面前了。
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