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“南泥灣”項目重中之重—石墨烯芯片!華為新芯片領域突飛猛進

今日華為消費者業務總裁余承東說華為將停止麒麟芯片的生產,聽到這個消息我很想哭,發自內心的難受!作為壹個忠實的鐵粉非常失落!

記得2018年余承東在某發布會上說,華為已經進入石墨烯芯片的研發,而石墨烯制造的芯片電磁延遲時間縮短整整1000倍,這也意味著石墨烯芯片處理信號時間能夠縮短1000倍,運算速度也能夠提升1000倍,這樣的性能又讓人熱血沸騰!從余總18年說出這壹消息,也說明華為對石墨烯芯片的研發時間已經不算短!

石墨烯材料是制造業領域的壹種高端材料,甚至被譽為世界最強的壹種晶體,這種材料具有優秀的導熱導電性能,並且可塑造性強,堪稱壹種萬能超導材料,也正是因為石墨烯在工業發展中存在著巨大潛力,所以中國科學家們長期以來壹直在密切關註石墨烯材料技術的發展,並且努力突破這種技術,如今石墨烯在芯片領域已經取得了成功。

如今世界上各主要 科技 強國都在致力於研制超級計算機,而這些計算機的性能實現也離不開各種芯片,畢竟計算機運算能力強弱的關鍵就在於芯片處理速度,受傳統芯片技術影響限制,現有的計算機運算性能想要提升已經變得非常困難,目前各國主流做法就是給計算機增加更多的芯片,然而石墨烯芯片的出現從根本上解決了這壹難題,由於石墨烯芯片的速度性能提升了1000倍,所以壹塊石墨烯芯片就等於1000塊傳統芯片。

石墨烯因其超薄結構以及優異的物理特性,在 FET 應用上展現出了優異的性能和誘人的應用前景. 如 Obradovic 等研究發現,與碳納米管相比,石墨烯 FET 擁有更低的工作電壓﹔Wang

等所制備的柵寬 10nm 以下的石墨烯帶 FET 的開關比達 10的7次方 ﹔Wu 等采用熱蒸發 4H-SiC 外延生長的石墨烯制備的 FET,其電子和空穴遷移率分別為 5,400 和4400平方厘米 /V?s,比傳統半導體材料如 SiC 和 Si 高很多﹔Lin 等制備出柵長為 350nm 的高性能石墨烯 FET,其載流子遷移率為2700 平方厘米 /V?s,截止頻率為 50GHz,並在後續研究中進壹步提高到 100GHz﹔Liao 等所制備的石墨烯 FET 的跨導達 3.2mS/μm,並獲得了迄今為止最高的截止頻率 300GHz,遠遠超過了相同柵長的 Si-FET (~40GHz)。然而, 由於石墨烯的本征能隙為零,並且在費米能級處其電導率不會像壹般半導體壹樣降為零,而是達到壹個最小值,這對於制造晶體管是致命的,為石墨烯始終處於“開”的狀態。

另外,帶隙為零意味著無法制作邏輯電路,這成為石墨烯應用於晶體管等器件中的主要困難和挑戰。因此, 如何實現石墨烯能帶的開啟與調控,亟待研究和解決。

納米碳材料,特別是石墨烯具有極其優異的電學、光學、磁學、熱學和力學性能,是理想的納電子和光電子材料。石墨烯具有特殊的幾何結構,使得費米面附近的電子態主要為擴展π態。由於沒有表面懸掛鍵,表面和納米碳結構的缺陷對擴展 π 態的散射幾乎不太影響電子在這些材料中的傳輸,室溫下電子和空穴在石墨烯中均具有極高的本征遷移率 (大於 100000平方厘米/V?S ),超出最好的半導體材料 (典型的矽場效應晶體管的電子遷移率為1000 平方厘米/V?S )。作為電子材料,石墨烯可以通過控制其結構得到金屬和半導體性管。在小偏壓的情況下,電子的能量不足以激發石墨烯中的光學聲子,但與石墨烯中的聲學聲子的相互作用又很弱,其平均自由程可長達數微米,使得載流子在典型的幾百納米長的石墨烯器件中呈現完美的彈道輸運特征。典型的金屬性石墨烯中電子的費米速度為

,室溫電阻率為

,性能優於最好的金屬導體,例如其電導率超過銅。由於石墨烯結構中的 C–C 鍵是自然界中最強的化學鍵之壹,不但具有極佳的導電性能,其熱導率也遠超已知的最好的熱導體,達到 6,000W/mK。此外石墨烯結構沒有金屬中的那種可以導致原子運動的低能缺陷或位錯,因而可以承受超過10的9次方A 平方厘米的電流,遠遠超過集成電路中銅互連線所能承受的10 的6次方A 平方厘米 的上限,是理想的納米尺度的導電材料。理論分析表明,基於石墨烯結構的電子器件可以有非常好的高頻響應,對於彈道輸運的晶體管其工作頻率有望超過 THz,性能優於所有已知的半導體材料。

所以石墨烯是目前作為芯片最理想半導體材料!華為早些年開始了石墨烯芯片的研發,又在前段時間透露華為芯片生產工藝專利和芯片工藝相關人員的招聘,說明華為在石墨烯芯片領域有了新的突破,現在需要解決的可能是生產工藝和生產設備的研發和調試工作了,相信在未來兩年華為的麒麟芯片將用到新的材料(石墨烯),新的芯片構架和新的生產工藝,或許也就是“南泥灣”項目去美化的核心項目之壹!

不管是地雷陣還是萬丈深淵,我們偉大的華為都會義無反顧的突破所有障礙快速成長成為最偉大的公司!@趙明 @華為中國 @余承東 @華為終端 @榮耀老熊

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