未来有没有可以出现替代硅的芯片材料?

摘要

硅是如今应用最广泛的半导体材料,但被誉为“新材料之王”的石墨烯的出现,让很多专家预测,石墨烯很可能成为替代硅的绝佳选择,但主要还是取决于它的产业化发展情况。

  硅是如今应用最广泛的半导体材料,但被誉为“新材料之王”的石墨烯的出现,让很多专家预测,石墨烯很可能成为替代硅的绝佳选择,但主要还是取决于它的产业化发展情况。
  石墨烯为什么会被人看好?除了其本身拥有不逊色于硅的半导体属性之外,还拥有很多硅不具备的优点。由于硅材料的加工极限被认为是10nm线宽,换句话说,制程小于10nm,硅产品也就越不稳定,对工艺的要求就越高。要想实现更高的集成度和性能,就必须采用新的半导体材料进行加工,石墨烯正好是一种不错的选择。科学家曾在常温下观察石墨烯的量子霍尔效应,这种材料碰到杂质时不会产生背散射,这说明它有很强的导电性。此外,石墨烯看上去近乎透明,其光学特性不仅十分优异,还能随石墨烯厚度的改变而改变。因此人们判断,这种特性很适合应用于光电子领域。
  之所以看好石墨烯,或许还取决于它另外一个身份:碳纳米材料。碳纳米管是由石墨烯片卷成的无缝、中空的管体,导电性能极好,而且管壁很薄。理论而言,同样的集成度下碳纳米管芯片比硅芯片更小;此外,碳纳米管本身产热很少,加上有良好的导热性,能够减少能耗;从获取碳元素的成本考量,碳的分布广泛,在地球中的含量同样巨大,因此获取碳材料并不难。
  当然,石墨烯目前已经被应用在屏幕、电池、可穿戴设备上,科学家对此领域的研究也有了不小的进展,但总体来看,想要石墨烯真正替代硅,成为芯片的主流材料,还需要在制造工艺以及配套器件的技术上付出更多努力。

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