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芯片材料的重要性
制造芯片需要怎样的条件呢?可能很多人看着一块小小的芯片,并不觉得有多难。实际上越是微小的芯片,制造难度就越大。尤其是到了高端5nm层次,要在指甲盖大小的硅片上,覆盖百亿根晶体管。
这就需要最好的EUV光刻机,最高的制程工艺,最完美的芯片设计图,还有最出色的材料。一颗完美的芯片几乎所有都是最好的,而且每一项都很重要。
目前我国已经在芯片设计、芯片软件EDA、光刻机等方面进行了布局,而保障芯片制造的重要材料,我们也没有落下脚步。
芯片材料是基础,是制造生产芯片的第一步,只有好的材料才能确保后续芯片制造的正常进行。比如光刻胶、单晶硅棒、电子封装材料、大尺寸硅片等等都在加快布局。
芯片材料的重要性决定了一块芯片的性能,就好比建房子的材料,如果都用沙漠中不具黏性的沙子来造房子,很容易就倒塌。但如果用黏度高的黄土,硬度就能达标。
芯片材料也是这般,好消息是,我国在芯片材料上接连破冰,国产芯再获助力。
芯片材料接连“破冰”
现在所有的芯片材料都是采用硅,一切的技术也是基于硅来完成的。硅作为半导体重要材料,很少有技术脱离硅而存在。
同时硅芯片也是美国人发明的,如果继续在硅芯片上深耕,可能永远都无法摆脱国外技术,所以国产材料取得的第一项突破就是放弃硅芯片,改用石墨烯。
第一项破冰:8英寸石墨烯晶圆
世界各国在石墨烯材料上都有进行研究,但是却很少将石墨烯用作芯片材料上。因为石墨烯在半导体行业是属于全新的材料领域,就算是美国也未能在石墨烯芯片材料上取得太大的进展。
但是在中科院上海微电子科研团队的努力下,8英寸国产石墨烯晶圆成功亮相。用石墨烯制成的芯片叫碳基芯片,性能是硅基芯片的十倍。
功耗表现更出色,性能更完善,这些都是碳基芯片的优势,而石墨烯晶圆材料的亮相,相信距离制出碳基芯片也不远了。
第二项破冰:450mm半导体级单晶硅棒
在国内企业自主研发下,成功将450mm半导体级单晶硅棒研制成功,突破国内该领域的空白局面,也证明了我国在芯片原材料上达到了更高的水准。
那么这项突破有什么作用呢?在了解这一点之前,先要明白硅提纯原理。首先在一堆沙子中提取纯度约99.99999%的单晶硅,然后把单晶硅制成单晶硅棒。450mm半导体级的单晶硅棒,可以用光刻机刻制更多的集成电路。
有了更多的集成电路,就能大大降低芯片制造成本。此次在该项芯片材料上取得的突破,重要性堪比光刻机。因为从芯片制造的出发点开始,就已经打下了夯实基础。
中国自主研发的晶圆材料再次向前迈出了一大步,而国产芯再添一项助力。
中国已经分别在上游的芯片设计取得进展,中游产业的芯片制造也布局了光刻机,包括在材料上也在探索石墨烯芯片,还有450mm半导体级单晶硅棒的成功研发。
接下来还要在下游的芯片封装保障产业支柱,到时候就能在国内形成完整的高端芯片产业链了。
总结
芯片制造的过程十分繁琐,复杂,一个环节出问题就有可能全盘崩溃。在芯片半导体市场上,已经不满足于中低端芯片,正在向高端芯片发起冲击。但是我们距离生产高端芯片还有一段路要走,现在是打基础的时候,基础打牢了,所有的问题都将迎刃而解。
对国产芯片你有什么看法呢?欢迎在下方留言分享。
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