你知道到今天,我们每天需要消耗多少颗芯片吗?小到手机电脑,大到汽车、机床,其实现如今的电子设备都需要芯片的支持。据统计,现在每年我们消耗的芯片数量高达几十亿,而这个数据还在呈指数型增长!但是现如今的芯片有一个缺点,那就是全都是以硅基来进行生产的。为什么说这是一个缺点呢?
新型材料正式崛起
首先我们要清楚,硅是什么。硅就是沙子的提纯物,而且提纯度高达99.999999%。最后将硅多次打磨切割之后,就有了现在的硅晶圆。一个硅晶圆在光刻机中经过上万次的步骤,就有了现在加工的芯片。
比如我们现在常见的5nm芯片和14nm的芯片,都是基于硅晶圆来研发的。但大家应该听过一个新闻,那就是台积电和三星为了突破物理极限,正在加紧研发1nm芯片。
也就是说,等硅芯片研发到1nm制程之后,就很难再往下进行下去了。ASML无能为力
为了突破这一个物理极限,不只有两大芯片巨头,生产光刻机的ASML也在努力突破1nm这个界限。有的公司在突破物理极限,但也有公司正在研究新的材料,比如前段时间特别火的碳基芯片。和硅基芯片对比来说,碳基芯片没有现在的物理极限问题,而且还能研发1nm以下的芯片。只不过该芯片还是处于理论阶段,想要完成该芯片的研发,其难度不亚于生产一台EUV光刻机。
所以,这时候国内的公司想出了一个折中的方案,选择了一种新的原材料,只不过这种原料名为硅基氮化镓。
最近,一家苏州名为英诺赛科的公司,已经实现了该种原料的量产。与此同时,与之对应的8英寸硅晶圆也已经进入了生产线。氮化镓问世
如果这一生产线彻底完工之后,每年能够为该公司带来100亿的产值。一条生产线能够产出78万片晶圆。那么,这种原材料生产的芯片,能够突破摩尔定律吗?作为新型的半导体原材料,氮化镓有一个特性,那就是没有像硅一样常见,该种材料需要多层程序才能加工。但是在性能方面,该原料生产的芯片已经远远超过了硅基。根据相关测试可知,该原材料的功率是硅的900倍。在带宽和其他方面,也是远远超越的。
与此同时,氮化镓还有一种特性和,那就是散热极快。相信用手机玩游戏的朋友都会有这样的体验,没一会自己的手机就成了一个暖手宝,这就是因为硅基芯片的功率高,散热性差。所以未来替代硅基芯片,氮化镓还是很有希望的。而且相比于硅基芯片来说,通过对氮化镓和碳基芯片的研发,我们能够实现弯道超车。因为硅基已经出现了几十年,而这种材料一直都是美国主导的,很多核心技术由他们掌握。我们一直受困于他们的垄断,以至于在芯片行业没有太大的变化。
所以说,如果采用了新的原材料,就肯定会有配套的技术,到时候我们就能从最为根本的地方绕开他们的管控。不过,这对我们的芯片研发提出了更大的挑战,要知道现如今,在全球还没有一个成功的先例,作为最先吃螃蟹的人,必须要经历失败之后才能实现真正的成功。而且现在已经有中国企业成功迈出了第一步,让我们拭目以待吧!