欢迎点击左上角关注本公众号，获取更多咨询！（如有意见建议，请发送邮箱cugboy311@126.com）
台积电，三星等巨头都成功量产5nm芯片，可是到了3nm以下，就很难继续突破了。不过2nm芯片材料被确认，石墨烯成为下一代新型半导体材料。
好消息是，中国在石墨烯材料有深入的研究，是不是意味着中国芯转折点出现了呢？采用石墨烯材料能突破2nm吗？
由于摩尔定律的限制，芯片发展到一定程度之后就无法更进一步了。摩尔定律强调的是集成电路每隔一段时间，可容纳晶体管数量就会翻倍。
言外之意芯片的性能会持续延伸，当芯片发展到14nm至12nm左右时，业内人士认为摩尔定律已经到达极限了。可是台积电打破了摩尔定律，继续研制出7nm，甚至是5nm。
不仅如此，按照台积电的计划，2022年下半年就能实现3nm芯片的量产，目前已经确定英特尔，苹果会成为台积电3nm的客户。
还有三星也是一样，此前三星3nm成功流片，距实现量产又更近了一步。这些例子都说明，摩尔定律的极限还没有被打破。至少在3nm之前，都有可能大幅度提升芯片性能。
但是硅材料制成的硅基芯片终究会面临物理规则的限制，摩尔定律的极限迟早会到来。2nm或许就是临界点，该如何触及临界点打破芯片的物理规则，是业内一致思考的问题。
关于这个问题，在全球IEEE国际芯片导线技术会议上也展开探讨。针对芯片的物理规则，提出了四种可延续摩尔定律的方式。在提出的方案中都离不开石墨烯，最终确认石墨烯就是突破2nm芯片物理规则的材料。
经过专家的一致认证，石墨烯是下一代新型半导体材料，通过石墨烯制造而成的碳基芯片，会成为下一代芯片时代的主流。
如果延续硅基芯片，即便突破了2nm，可能功耗散热等问题都很难解决。性能越强，功耗有可能越大，到时候2nm的芯片产品反而会成为一种负担。但是用上了石墨烯材料中，或许能得到解决。
石墨烯是一种二维碳材料，拥有出色的导电性，高导电率，根据这些特性，石墨烯被广泛应用于锂电池、纳米复合材料以及各类元器件等等。
不过很少有企业专门用石墨烯打造碳基芯片，一方面是碳基芯片没有成熟的工艺市场，另一方面探索新型芯片材料需要花费很长的时间，普通企业想要发展碳基芯片也是有心无力。
其实碳基芯片有很多好处，相同制程下，碳基芯片的性能是硅基芯片的好几倍，碳元素的稳定性也能让碳基芯片便于加工成型。甚至绕开EUV光刻机的限制，制程高于硅基芯片也能达到类似的性能表现。
国外在硅基芯片有长期的技术积累和生产经验，全球主流的芯片市场都是硅基芯片构成的。在沙子中提取硅，然后制成硅片，再打造成晶圆，通过光刻、曝光、显影、刻蚀、清洗等工序步骤，最终形成芯片。并搭载至手机，电脑等电子设备上，成为一款商品。
这一切的生产制造环节都离不开硅，国外通过手中的技术优势，频频对中国市场展开行动，限制中国企业获得充足的芯片。
因此打破国外限制非常有必要，从硅基芯片上直线超车可能会有难度，但是到了碳基芯片上，中国芯的转折点出现了，从两个方面可以验证这一点。
第一：石墨烯是后摩尔时代的关键材料，中国已取得显著研究成果。
2020年10月份，中科院传来好消息，成功研制出8英寸石墨烯晶圆。该晶圆具备耐高温，易导电等特性。性能和尺寸方面都十分出色。
作为后摩尔时代的关键材料，以中科院为代表的科研机构已经取得显著研究成果。迈出第一步，就能迈出第二步，相信在将来中科院以及国内的科研机构，各大高校会纷纷参与其中，让国产碳基芯片早日实现量产突破。
相比国外的研究进展来看，中国是处于领先地位的。当别人还在纠结硅基芯片无法突破芯片物理极限时，我国已经找到解决方案了。
第二：我国有丰富的石墨矿藏，有助于石墨烯碳基芯片产业的发展。
硅材料的提纯要求非常高，在缺芯的背景下，晶圆变得十分稀缺。但是我国有丰富石墨矿藏资源，据勘察，我国石墨矿藏占世界总量的75%，并且占全球总产量的72%。
如果石墨烯成为将来主要的芯片材料，那么凭借我国丰富的石墨矿藏，将助力国产石墨烯碳基芯片产业的发展与进步。如此优异的条件，国外加紧研发也未必能赶得上。
从这两方面来看，中国芯的转折点出现了，未来发展到摩尔定律极限时，中国或将引领全球。
当然，这些都处于理论阶段，那么从实际上来看，石墨烯真的能成为突破2nm的材料吗？
市面上可用于芯片制造的材料不只是硅和石墨烯，还有氮化镓，碳化硅等等，这些是第三代半导体材料。这些材料都有不错的应用前景，可为什么一定是石墨烯呢？
其实观察各类芯片材料，会发现每一种材料都具备优势和劣势。硅材料的功率受到半导体元器件的限制，性能终将达到极限。而氮化镓以及碳化硅在通用芯片的表现能力也是有限的，最常见的还是在充电器等设备上运用。
相比之下，或许只有石墨烯最符合对芯片性能的追求，其独特的结构和电子性质，是突破2nm的关键。
能够被专家认定为突破2nm芯片的材料，已经说明石墨烯得到认可。如果石墨烯不能突破2nm，恐怕世界上就没有更好的材料可供选择了。
中国芯片或许将迎来翻身机会，石墨烯将成为下一个芯片时代的主流材料。而我国又有相应的技术研发突破，还有丰富的矿藏资源，可谓是具备得天独厚的条件。
不过发展石墨烯芯片产业也需要长期的努力和付出，在此之前得先建立自主可控的高端供应链，突破更多的技术难题。期待中国碳基芯片时代能早日到来。
