电器与能效管理技术MBA论文(电器与能效管理技(5)
2017年彭院士带领的北大实验团队在碳管制造技术,碳管器件物理,性能极限探索等方面取得了突破性的进展,制造出了5nm栅极碳纳米管CMOS器件,工作速度2倍于Intel最新的商用硅晶体管,能耗却只有其的1/4,这表明在10nm以下碳纳米管cmos器件比硅基cmos器件具有明显的性能优势,此研究成果发布在《科学》杂志上,北大实验团队的突破性研究证明了碳基芯片的可行性和优越性。但是研究成功和大规模商用性生产还有很远的路要走,一时半会儿解决不了华为芯片产能的问题。
再来说说麻省理工学院,由Shulaker教授带领的团队,也在开展碳基芯片的相关研究,2019年,世界顶级杂志《科学》发表了Shulaker团队的论文,文章介绍了一种包含14000个碳晶体管的碳基微处理器,这个只有16位的微处理器基于RISC-V开源机构,在测试中执行了Hello,World程序,成功生成了信息Hello,world。
他们采用了一种叫MIXED的技术,这和北大实验团队的方法异曲同工,都是通过控制沉积的金属等电极材料来实现晶体管的功能,Shulaker团队更在乎与现有硅基芯片工艺的兼容,他们使用目前标准的EDA芯片设计软件,利用硅基芯片兼容的材料和工艺制备,从而得到了一个由14000个碳基晶体管组成的集成电路,这种可以更快的实现产业应用,基本上是硅基芯片30年前的技术水平,想要真正达到商用大批量生产同样也需要很长的路要走。
在这场未来科技战场的竞争中稍微领先与麻省团队的实用功利主义思路不同,北大的实验团队目标是可以完全超越硅基芯片的创新思想。2020年5月,北大实验团队在《科学》杂志上再次取得突破性进展,他们解决了一种重要的难题,如何实现高纯度碳纳米管的整齐排列搭建,他们创新性的制备出纯度优于99.9999%的碳纳米管溶液,利用高纯度溶液通过维度限制组装,在4英寸硅片上制备了排列整齐的高密度碳管搭建。通过这种发放他们制造出的微处理器比麻省实验室制造出的微处理器要小,但是相比特征长度相似的硅晶体管,碳基晶体管显示出了更大优越的性能。
最后总结:碳基芯片的制造就是需要在晶圆上制备大面积,高密度高纯度的碳管排列,目前北大的相关研究技术已经领先全球,假以时日我相信的碳基芯片研究一定会在商业应用上取得突破,早日突破国外的技术壁垒,制造出高端先进的碳基芯片,到那一日,华为就不需要看别人的脸色了,希望华为能够挺住这几年!
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