“神奇材料”叩开碳基半导体时代大门,“中国芯”能否实现弯道超车

DT半导体材料 2024-03-18 18:47


摩尔定律“续命”  

长期以来,取之不尽的硅都是半导体产业离不开的基础材料,现在的我们已经根本无法想象没有硅基芯片的生活。在过去的半个世纪中,摩尔定律屡试不爽,引领着半导体产业的飞速发展但是,半导体行业也要尊重物理定律,即芯片不可能无限地缩小,摩尔定律迟早要被逼到尽头。
业内的共识是,当硅基芯片触及10nm以下,就会受到受到材料、器件等的限制,芯片就会出现量子隧穿导致的漏电效应和短沟道效应等问题——换句话说,就是电流的通断不好控制、容易出错,电流控制出错,那还怎么表示0和1?   
为了延续和拓展摩尔定律,也为了满足新时代的算力需求,业界开始不断探索新半导体材料的可能性。碳基材料得到关注。
所有碳基材料中,石墨烯半导体的研究应用恐怕更值得关注。不久前,天津大学教授马雷团队联合美国佐治亚理工学院教授Walter de Heer团队,宣布研制出全球首个由石墨烯材料制成的功能性半导体。
石墨烯作为“神奇材料”为什么适合应用于集成电路产业?这就要从石墨烯的神奇发现说起。
2004年,曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子工艺研究所的两组物理团队共同合作,利用胶带”撕开-粘贴-撕开"这种粗糙但有效的方式制备出石墨烯材料这个发现不仅给两位科学家带来了诺贝尔物理学奖,还打开了材料科学的新方向:二维材料。
二维材料石墨烯
理论上,如果用石墨烯制作晶体管,可以使电子能够真正在芯片的层次上各行其道而互不干扰。同时,它的散热性能非常优异,从而提升芯片的稳定性和寿命。从制造角度看,也不需要高温高压,更适合柔性、超薄芯片。
这也好那也好。又是什么阻碍了石墨烯半导体的应用?那就是石墨烯应用于半导体最致命的缺点,没有“能带间隙”(band gap)。

从金属到半导体,硬造?

合格的半导体在外界的刺激下,被激发电子会从一个能量带跃迁到另一个能量带,这就可以有效打开和关闭电流,从而控制导电开关。
而石墨烯是一种零带隙材料,且石墨烯薄片上的褶皱、圆丘和孔洞都会对电流产生不同寻常的影响,导致其在费米能级处其电导率不会像一般半导体一样降为零,而是达到一个最小值。这也就意味着,它无法像硅一样借由通电和断电表示0和1,也没办法制成晶体管。
中美研究团队联合研制的石墨烯功能性半导体的最大价值,就是打开了石墨烯的能量间隙。研究人员利用硅原子比碳原子蒸发率高这一特点,加热碳化硅晶片;在硅蒸发后,晶体表面就留下了一个石墨烯多层。第一层是绝缘的“外延石墨烯”层,这一层相当于是“长”在碳化硅晶体上的一层石墨烯,它与晶体上的碳原子是键合状态。原子间的作用,让这层外延石墨烯的能带产生了分裂,生生造出来了一个能带间隙。
尽管已经走出实用化第一步,但从其他新材料的经验来看,想让石墨烯半导体真正走进千家万户还有10到20年的时间,毕竟硅深入各领域也花费了百年。
第四届碳基半导体材料与器件产业发展论坛(CarbonSemi 2024)
4月25-26日DT新材料助力碳基半导体产业化进程”为主题,联合宁波材料所甬江实验室宁波工程学院等团队,在宁波,共同主办第四届碳基半导体材料与器件产业发展论坛(CarbonSemi 2024),将针对“碳基半导体如何从实验室走到产业化?碳基材料在现有的半导体产业链中如何定位,从哪些角度可以结合?碳基半导体的优势应用如何最大化落地?关键装备与工艺如何创新匹配产业发展需求?……”系列问题展开深入讨论,同时聚焦功率半导体、晶圆加工、柔性电子等产业应用点力邀国际知名院士专家、重点科研单位科研专家和企业界精英,共谋碳基材料高端应用发展思路,力促碳基电子产业健康快速发展。

扫描二维码,了解更多信息

商务合作联系人


联系人:李蕊

手机号:13373875075

邮 箱:luna@polydt.com


2024半导体活动推荐


2024(第八届)国际碳材料大会暨产业博览会

2024先进半导体产业博览会暨第二届先进电子材料创新大会



DT半导体材料 聚焦于半导体材料行业的最新动态
评论
  • 一、行业背景与需求痛点智能电子指纹锁作为智能家居的核心入口,近年来市场规模持续增长,用户对产品的功能性、安全性和设计紧凑性提出更高要求:极致空间利用率:锁体内部PCB空间有限,需高度集成化设计。语音交互需求:操作引导(如指纹识别状态、低电量提醒)、安全告警(防撬、试错报警)等语音反馈。智能化扩展能力:集成传感器以增强安全性(如温度监测、防撬检测)和用户体验。成本与可靠性平衡:在复杂环境下确保低功耗、高稳定性,同时控制硬件成本。WTV380-P(QFN32)语音芯片凭借4mm×4mm超小封装、多传
    广州唯创电子 2025-03-13 09:24 41浏览
  • 在追求更快、更稳的无线通信路上,传统射频架构深陷带宽-功耗-成本的“不可能三角”:带宽每翻倍,系统复杂度与功耗增幅远超线性增长。传统方案通过“分立式功放+多级变频链路+JESD204B 接口”的组合试图平衡性能与成本,却难以满足实时性严苛的超大规模 MIMO 通信等场景需求。在此背景下,AXW49 射频开发板以“直采+异构”重构射频范式:基于 AMD Zynq UltraScale+™ RFSoC Gen3XCZU49DR 芯片的 16 通道 14 位 2.5GSPS ADC 与 16
    ALINX 2025-03-13 09:27 32浏览
  • 在海洋监测领域,基于无人艇能够实现高效、实时、自动化的海洋数据采集,从而为海洋环境保护、资源开发等提供有力支持。其中,无人艇的控制算法训练往往需要大量高质量的数据支持。然而,海洋数据采集也面临数据噪声和误差、数据融合与协同和复杂海洋环境适应等诸多挑战,制约着无人艇技术的发展。针对这些挑战,我们探索并推出一套基于多传感器融合的海洋数据采集系统,能够高效地采集和处理海洋环境中的多维度数据,为无人艇的自主航行和控制算法训练提供高质量的数据支持。一、方案架构无人艇要在复杂海上环境中实现自主导航,尤其是完
    康谋 2025-03-13 09:53 44浏览
  • 北京时间3月11日,国内领先的二手消费电子产品交易和服务平台万物新生(爱回收)集团(纽交所股票代码:RERE)发布2024财年第四季度和全年业绩报告。财报显示,2024年第四季度万物新生集团总收入48.5亿元,超出业绩指引,同比增长25.2%。单季non-GAAP经营利润1.3亿元(non-GAAP口径,即经调整口径,均不含员工股权激励费用、无形资产摊销及因收购产生的递延成本,下同),并汇报创历史新高的GAAP净利润7742万元,同比增长近27倍。总览全年,万物新生总收入同比增长25.9%达到1
    华尔街科技眼 2025-03-13 12:23 48浏览
  • 前言在快速迭代的科技浪潮中,汽车电子技术的飞速发展不仅重塑了行业的面貌,也对测试工具提出了更高的挑战与要求。作为汽车电子测试领域的先锋,TPT软件始终致力于为用户提供高效、精准、可靠的测试解决方案。新思科技出品的TPT软件迎来了又一次重大更新,最新版本TPT 2024.12将进一步满足汽车行业日益增长的测试需求,推动汽车电子技术的持续革新。基于当前汽车客户的实际需求与痛点,结合最新的技术趋势,对TPT软件进行了全面的优化与升级。从模型故障注入测试到服务器函数替代C代码函数,从更准确的需求链接到P
    北汇信息 2025-03-13 14:43 40浏览
  •        随着人工智能算力集群的爆发式增长,以及5.5G/6G通信技术的演进,网络数据传输速率的需求正以每年30%的速度递增。万兆以太网(10G Base-T)作为支撑下一代数据中心、高端交换机的核心组件,其性能直接决定了网络设备的稳定性与效率。然而,万兆网络变压器的技术门槛极高:回波损耗需低于-20dB(比千兆产品严格30%),耐压值需突破1500V(传统产品仅为1000V),且需在高频信号下抑制电磁干扰。全球仅有6家企业具备规模化量产能力,而美信科
    中科领创 2025-03-13 11:24 40浏览
  • 曾经听过一个“隐形经理”的故事:有家公司,新人进来后,会惊讶地发现老板几乎从不在办公室。可大家依旧各司其职,还能在关键时刻自发协作,把项目完成得滴水不漏。新员工起初以为老板是“放羊式”管理,结果去茶水间和老员工聊过才发现,这位看似“隐形”的管理者其实“无处不在”,他提前铺好了企业文化、制度和激励机制,让一切运行自如。我的观点很简单:管理者的最高境界就是——“无为而治”。也就是说,你的存在感不需要每天都凸显,但你的思路、愿景、机制早已渗透到组织血液里。为什么呢?因为真正高明的管理,不在于事必躬亲,
    优思学院 2025-03-12 18:24 81浏览
  • 文/杜杰编辑/cc孙聪颖‍主打影像功能的小米15 Ultra手机,成为2025开年的第一款旗舰机型。从发布节奏上来看,小米历代Ultra机型,几乎都选择在开年发布,远远早于其他厂商秋季主力机型的发布时间。这毫无疑问会掀起“Ultra旗舰大战”,今年影像手机将再次被卷上新高度。无意臆断小米是否有意“领跑”一场“军备竞赛”,但各种复杂的情绪难以掩盖。岁岁年年机不同,但将2-3年内记忆中那些关于旗舰机的发布会拼凑起来,会发现,包括小米在内,旗舰机的革新点,除了摄影参数的不同,似乎没什么明显变化。贵为旗
    华尔街科技眼 2025-03-13 12:30 60浏览
  • DeepSeek自成立之初就散发着大胆创新的气息。明明核心开发团队只有一百多人,却能以惊人的效率实现许多大厂望尘莫及的技术成果,原因不仅在于资金或硬件,而是在于扁平架构携手塑造的蜂窝创新生态。创办人梁文锋多次强调,与其与大厂竞争一时的人才风潮,不如全力培养自家的优质员工,形成不可替代的内部生态。正因这样,他对DeepSeek内部人才体系有着一套别具一格的见解。他十分重视中式教育价值,因而DeepSeek团队几乎清一色都是中国式学霸。许多人来自北大清华,或者在各种数据比赛中多次获奖,可谓百里挑一。
    优思学院 2025-03-13 12:15 47浏览
  • 一、行业背景与用户需求随着健康消费升级,智能眼部按摩仪逐渐成为缓解眼疲劳、改善睡眠的热门产品。用户对这类设备的需求不再局限于基础按摩功能,而是追求更智能化、人性化的体验,例如:语音交互:实时反馈按摩模式、操作提示、安全提醒。环境感知:通过传感器检测佩戴状态、温度、压力等,提升安全性与舒适度。低功耗长续航:适应便携场景,延长设备使用时间。高性价比方案:在控制成本的同时实现功能多样化。针对这些需求,WTV380-8S语音芯片凭借其高性能、多传感器扩展能力及超高性价比,成为眼部按摩仪智能化升级的理想选
    广州唯创电子 2025-03-13 09:26 33浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦