탄소 기반 칩은 언제 사용됩니까?

다음 시간 노드에서 차세대 칩이 탄소를 사용할 수 있다는 것을 알 수 있습니다!

20 19 년 5 월 26 일, 베이징 원신탄소기 집적 회로 연구소는 탄소기 반도체 재료 준비에 장기적으로 어려움을 겪고 있는 병목 현상을 해결했다고 발표했습니다!

20 19 년 중과원 연구소 윤팀은 인간 DNA 와 폭이 비슷한 3 나노 트랜지스터를 성공적으로 개발했다고 발표했다.

2020 년 5 월 베이징 원신탄소기 집적회로연구원은 중과원 원사 펑연습창 교수, 장지용 교수가 이끄는 팀이 탄소기 반도체 재료 준비에서 재료의 순도, 밀도, 면적 등 병목 문제를 해결했다고 발표했다.

이것은 다음 칩이 반드시 실리콘이 아니라 탄소, 즉 탄소 기반 칩이라는 것을 의미한다.

탄소 기반 반도체란 비용이 낮고, 전력 소비량이 낮으며, 효율이 더 높다. 현재 칩과는 다른 실리콘 소재이기 때문에 앞으로 이런 소재의 한계를 돌파하는 것은 우리 칩에 확실히 도움이 된다. (윌리엄 셰익스피어, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘)

앞으로는 휴대폰 칩, 컴퓨터 칩 등 다양한 장비에 쓰일 것이다. 심지어 탄소 기반 기술 칩조차도 우리의 휴대폰을 더 매끄럽게 하고 배터리를 더 튼튼하게 만들 수 있다.

이미 출시된 탄소 기반 칩은 실리콘 기반 칩보다 더 효율적이고 성능이 우수합니다. 그렇다면 과학 발전의 법칙에 따라 탄소기 칩은 가까운 장래에 실리콘 기반 칩을 대체할 수 있다. 신기술의 출현은 단번에 낡은 기술의 수준을 따라잡을 수는 없지만, 신기술은 점차 완벽해지고 낡은 기술을 능가할 것이다. 이전에도 많은 예가 있었다. 첫째, 기차가 처음 만들어졌을 때, 말을 타는 것보다 빠르다고 했다! 말을 타고 기차를 타는 사람들은 기차의 육중하고 느린 것을 비웃었다. 모니터에 대해 다시 한 번 말씀드리겠습니다. 처음에는 전자관 모니터가 천하를 통일하다가 후에 LCD 모니터가 나타났다. 당시 많은 사람들은 LCD 모니터가 기후가 되지 않아 전자관 모니터를 압도하고 대체할 수 없다고 생각했다. 이제 어떡하죠? 한번 보세요 * * *! 새로운 것을 연구하고, 새로운 것을 받아들이고, 끊임없이 탐구하고, 과감하게 혁신해야 한다. 나는 탄소 기반 칩의 성능이 실리콘 기반 칩보다 좋다면 실리콘 기반 칩을 능가하고 대체할 것이라고 믿는다! 단지 시간의 길이일 뿐이다

5 년 후, 아마도 10 년 이상 말할 수 없을 것 같다.

탄소 기반 칩의 발전

사실 탄소 기반 칩은 20 여 년 동안 발전해 왔으며, 탄소 트랜지스터는 199 1 년에 발표되었다. 하지만 탄소 트랜지스터를 사용한다면 과학계는 20 여 년 동안 이 문제를 연구해 왔다.

탄소 나노튜브의 제비 및 순화에서 탄소 나노튜브를 배열하는 방법에 이르기까지 이 연구는 20 여 년 동안 진행되었다. 올해까지 북경대학교 팀의 연구 성과는 더 이상 실험실에 머무를 수 없어 탄소기 칩이 규모 산업화에 대한 논의를 시작할 수 있는 기반을 갖게 됐다.

그러나 실제로 생산 시작부터 실제 산업화까지 10 년, 심지어 20 년이 더 필요하다. 결국 산업 체인은 재료, 기술, 공예, 장비 유형 등을 포함한다. 이런 상류와 하류는 모두 따라잡아야 한다.

또한, 나는 너에게 참고할 수 있다. 북경대학교 팀에 따르면 그들의 다음 목표는 2 ~ 3 년 안에 90 nm 탄소기반 CMOS 공정 개발을 완료하는 것이다.

2 ~ 3 년 안에 90nm 공정이 전면적으로 발전할 것이라는 것을 알 수 있으며, 이론적 자료에 따르면 이 90nm 탄소 기반 칩은 28nm 실리콘 기반 칩의 성능에 해당한다.

28nm 실리콘 기반 칩, SMIC 20 15 양산, 모든 것이 순조롭다. 사실 탄소 기반 칩은 적어도 10 년 뒤쳐져 있습니다.

따라서 탄소 기반 칩은 5 년 및 10 년 없이는 콘크리트 생산에 사용할 수 없으므로 단시간 내에 기대하지 마십시오.

탄소 기반 칩의 첨단 기술 추정이 이미 이루어졌다. 성능과 비용의 문제일 뿐이다. 탄소 기반 등급의 586 을 시장에 내놓는 것은 그다지 의미가 없는 것으로 추정된다. 현재 탄소 기반 방법은 여전히 ​​기본적으로 실리콘을 기반으로합니다. 나는 이것이 탄소 기반 칩의 발전을 어느 정도 제한한다고 생각한다.

나는 현재 실리콘 기반 기술이 이미 일정한 병목에 도달했다고 생각한다. 빛의 파동성 때문에 빛이 입자 상태를 나타내기 위해서는 관찰자가 있어야 한다. 즉, 실리콘 기반 칩의 가공 기초인 리소그래피 기술의 진일보한 발전은 양자과학의 실제 응용이 돌파구가 필요할 수 있다는 것이다.

탄소기반 기술로, 다른 기술 트리로 갈 수 있습니다. 기능적 논리 유닛의 구축은 생명 공학을 통해 이루어진다. 공상과학이 좀 있지만, 어떤 과학이 공상과학으로 시작하지 않을까요? 바이러스가 세포에 들어가면 세포핵 안의 물질을 통해 자가 복제를 한다는 것은 잘 알려져 있다. 자연계에서 가장 많은 수의 바이러스는 파지인데, 각 파지는 보통 진핵이나 원핵 생물에만 감염된다. 바이러스의 일련의 유전자 조각이 컴퓨팅 구조의 핵심 기능 단위로 사용될 수 있다면. 여러 조각들이 결합되어 하나의 생활 공동체를 누비고 있다. 원시 구조가 안정된 후, 생물학적 계산 세포 단위는 인간을 변화시킬 수 있다. 세포는 자기 복제를 할 수 있는 매우 높은 컴퓨팅 능력을 가진 CPU 입니다. 한 라이프 사이클이 오면 다른 라이프 사이클이 분열되어 합성됩니다.

어쩌면 어떤 사람들은 제가 지금 발표하고 있는 것이 미쳤다고 생각할지도 모릅니다. 그러나 나는 누가 기술의 진정한 발전을 위해 맥락을 예측할 수 있는지 말하고 싶다! 바이오 탄소 기반 칩이 나오면 오늘날의 인류는 바이오탄소 기반 칩을 통합하는 새로운 인간으로 대체될 수 있다. 이 모든 것을 누가 정확하게 말할 수 있습니까?

실리콘 기반 칩의 발전 경로만 지속된다면 탄소 기반 칩의 양산은 5 년 이내로 추정된다. 그러나 기술 나무를 바꾸면 짧으면 50 년, 길면 수백 년이 된다.

누가이 전자 장치로 공상 과학 작품을 쓰고 싶습니까? 그들은 공동으로 서명할 수 있습니까?

1947 년 벨 연구소는 게르마늄 기반 반도체 트랜지스터를 선보이며 정보화 시대의 새로운 장을 열었다. 실리콘 트랜지스터는 1954 에서 출시되어 곧 집적 회로 기술의 주류가 되었습니다. 60 여 년이 지났는데,' 무어의 법칙' 은 이미 실리콘 기반 칩에 의해 죽어가고 있다. 많은 사람들이 칩이 재료학에서' 변신' 해야 전체 칩 업계의 현황을 근본적으로 해결할 수 있을지 의문을 제기하기 시작했다.

실리콘 기반 칩은 단위 면적에 더 많은 트랜지스터를 수용하여 칩 성능을 높이려고 끊임없이 노력하지만, 사람들은 신소재 탐구를 멈추지 않았다. 탄소의 우월한 특성이 최선의 선택이 되었다. 더 중요한 것은 탄소 기반 칩 제조는 실리콘 기반 칩 마감, 리소그래피, 에칭, 이온 주입 등 복잡한 공정을 거치지 않아도 된다는 점이다.

탄소 기반 칩이란 무엇입니까? 우리 모두는 칩의 트랜지스터가 반도체라는 것을 알고 있으므로 그 구조를 살펴 보겠습니다. 게이트와 도랑 구역 사이에는 높은 K 에너지 절약 재료 (절연 층) 가 있습니다. 그리드에 가해진 전압은 도랑 영역에서 전기장을 생성하여 전류를 차단하고 도랑의 도통과 마감을 제어합니다. 게이트 및 채널 영역에 절연 층이 있습니다. 처음에는이 절연 층이 실리카로 만들어졌습니다. 트랜지스터 크기가 축소됨에 따라 단열재가 점점 얇아지면서 더 작은 전압으로 전류를 제어하여 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 하지만 단열재가 너무 얇아서 양자터널링 효과가 생겨 전자가 쉽게 통과하기 때문에 이산화하프늄과 같은 높은 유전 상수의 재료를 절연층으로 사용합니다.

탄소 기반 칩은 단일 탄소 나노튜브 또는 탄소 나노튜브 어레이를 채널 재질로 사용하여 전자가 소스 극에서 누출로 흐를 수 있도록 합니다. 원극과 누출극은 더 이상 실리콘을 섞지 않고 금속과 탄소 나노튜브 사이의 접합 전압을 이용하여 특수 금속으로 트랜지스터를 만든다. 예를 들어, N 형 탄소 트랜지스터는 활성 금속 플루토늄이나 이트륨을 누출극으로 사용하고, P 형 탄소 트랜지스터는 불활성 금속 텅스텐을 원천극으로 사용합니다.

고유 결함을 극복하기 위해 실리콘 트랜지스터는 양자 터널 효과를 극복하기 위해 3 차원 구조로 발전해야 했다. 탄소 기반 트랜지스터는 처음부터 3 차원 모델이었고, 각 탄소 나노튜브의 지름은 1nm 으로 실리콘 기반 트랜지스터보다 더 작은 크기를 쉽게 얻을 수 있으며, 2nm 은 이미 실리콘 트랜지스터의 한계에 도달했다. 또한 탄소 나노튜브는 전자 전도 속도나 열 전달 성능이 실리콘보다 수백 배나 높지만 전력 소비량은 실리콘 트랜지스터의 10 분의 1 입니다.

탄소 기반 칩은 상업화에서 아직 멀었다. 이미 탄소 기반 N 형 반도체와 P 형 반도체, 그리고 탄소 나노튜브 전계 효과 트랜지스터가 있습니다. "자연" 과 "과학" 에도 탄소 트랜지스터에 관한 논문이 많이 나왔다. IBM 이 이끄는 많은 연구팀이 줄곧 탄소 나노튜브 기술을 연구하고 있다. 20 17 년 베이징대 연구팀이 처음으로 5nm 탄소 트랜지스터 부품을 구현했다. MIT 연구팀은 탄소 나노튜브 회로의 실현 가능성을 높이기 위해 세계 최초로 14000 개 이상의 탄소 나노튜브를 보유한 범용 컴퓨팅 칩을 발표하기도 했다.

사실 탄소기반 칩은 지난 세기에 이미 제시되어 미래가 결국 실리콘 기반 칩을 대체할 것으로 예상되지만, 지금까지는 실현되지 않았다. 탄소 기반 칩의 성능은 같은 규격의 실리콘 기반 칩보다 확실히 좋지만, 제조 공정은 아직 성숙하지 않았다. 모두들 석두 만지며 강을 건너고 있다. 중국은 상대적으로 앞선 위치에 있다. 일단 돌파하면 커브길에서 차를 추월하는 것이 아니라 곧은 길로 차를 추월하는 것일 수 있다. 중국은 심지어 탄소기반 재료를 국가 원자재공업의' 10' 계획에 포함시켰으며, 최근 몇 년 동안 많은 탄소기반 칩 관련 기업이 출현했다.

탄소 기반 칩은 상업과는 아직 멀었지만 탄소 기반 칩의 미래는 정말 기대된다.

위의 개인적인 견해는 비판과 시정을 환영한다.

나는 매우 어렵다고 생각한다. 가장 큰 문제는 효과가 실리콘보다 얼마나 좋은지, 비용이 얼마나 절감될 수 있는지, 공예의 실현 가능성이라는 것을 이해합니다.

탄소와 실리콘은 모두 반도체 소재이고 칩도 트랜지스터를 기반으로 만들어졌다. 이론적으로 단일 벽 탄소관의 이동률은 실리콘보다 높다. 하지만 대규모 생산에서는 탄소관과 실리콘이 어떻게 다른지 말하기 어렵다. 전통적인 당김법으로 대형 초순수 단결정 실리콘을 만들어 실리콘으로 자른 다음 하나씩 트랜지스터를 만드는 것은 쉽지 않다. 단결정 실리콘의 균일성이 매우 높기 때문에 각 장치의 성능은 동일합니다. 그러나, 탄소 나노튜브는 아마도 상향식 방법일 것이다. 먼저, 많은 탄소관을 제조한 후 장치로 조립한다. 이러한 조립은 탄소 나노튜브의 성능 균일성을 어느 정도 제한하여 VLSI 에 큰 영향을 미친다. 초대형 균일성을 달성할 수 있는 방법은 없고, 기본적으로 상업적일 수 없다. 칩을 만들더라도 단일 탄소관보다 성능이 훨씬 낮기 때문에 기존 실리콘보다 더 좋을 수 있을지는 말하기 어렵다.

비용면에서 탄소관의 정제는 매우 어려워야 한다. 특히 5 개 9 개 이상은 각 탄소관의 성질, 층 수, 키랄, 길이의 균일성을 고려해야 한다. 복잡한 정화 기술은 분명히 넓은 범위에서 비용을 증가시킬 것이다. 탄소관 연구는 현재 비용이 아니지만, 상업비용은 절대적으로 첫 번째 요인이다.

마지막으로 공예가 실현하기 어렵다고 생각하는데, 특히 단벽관은 더욱 그렇다. 플라즈마 가공, 코팅, 조각은 탄소관에 손상을 입힐 수 있기 때문에 매우 온화한 가공 기술을 많이 개발해야 하는데, 특히 작은 크기, 몇 나노미터 이내에서는 더욱 어렵다.

새로운 기술이 나왔다고 개발을 해서 쓸 수 있는 것은 아니다. 실험실 제품과 공업화 생산은 아직 갈 길이 멀다. 그리고 가장 중요한 생태 건립은 시간과 돈의 축적과 투입이 필요하다. 성숙한 생태는 하나도 없다. 그것은 바로 익힌 것이다. (서양속담, 자기관리속담)