在此前的10月16日,以“開放合作 共築烯未來”為主題的“2020中國國際石墨烯創新大會”開幕式在上海舉行。石墨烯領域專家、企業家、展商單位、媒體代表等近500人現場參加,來自國內外的3000多名石墨烯材料專家、企業家、展商單位、媒體代表等通過線上線下結合的方式齊聚一堂。值得注意的是,作為本次開幕儀式最大的亮點,超平銅鎳合金單晶晶圓、8英寸石墨烯晶圓、鍺基石墨烯晶圓等新材料集體亮相,展示了我國在高質量石墨烯材料領域的創新成果。在上海市石墨烯產業技術功能型平臺的推動下,中科院上海微系統所科研團隊實現了這些成果的小批量生產,產品尺寸和質量處於國際“領跑”水平。
十年磨一劍,中科院可謂是功不可沒。從單層到單晶,然後到平整的大面積晶圓,剛開始只能用膠帶剝離出來幾微米的樣品,最終上海科學家經過了日以繼夜的研究,成功的可以規模化的生產8英寸晶圓。超平銅鎳合金單晶晶圓、8英寸石墨烯晶圓、鍺基石墨烯晶圓等新材料集體亮相,讓我們看到了突破西方芯片封鎖的希望,石墨烯中國芯迎來轉折,國產芯片有望“換道超車”。正如單晶硅晶圓推動了傳統硅基集成電路產業60餘年的繁榮發展,單晶石墨烯晶圓的批量製備有利於解決碳基電子器件實用化面臨的技術障礙,加速推進我國碳基集成電路技術的創新跨越發展,同時也對石墨烯在傳感器、可穿戴設備、數據通信、以及新能源等多項前沿領域規模化應用具有深遠影響。
目前,一些基於石墨烯、用於數據通信的電子組件正在業界進行原型演示。其中,電子和光子組件已集成到傳輸系統中並經過驗證,可實現高速、低功耗的數據及電話通信。石墨烯光電探測器的光電模塊,可檢測從可見光到熱範圍的整個波段的光。因此,它們有望為夜視、光譜學和熱成像技術提供有成本競爭力的產業應用。此外,原子層薄的石墨烯材料可以充當各種物理參數,比如化學成分、溼度、溫度、應變等的強大傳感器,這些單片感應平臺與射頻識別天線結合使用,能用作遠程可讀探測器,比如石墨烯太赫茲探測器件和石墨烯高性能射頻晶體管等。顯而易見,第三代半導體我國已經搶跑,美國肯定想不明白,為什麼我國只用了數十年的時間,就已經可以達到如此先進的水平,甚至現今已經處於世界前列了,這樣的發展速度實在是令人刮目相看。
值得注意的是,我國8英寸石墨烯晶圓的橫空出世,其技術難度堪比全球最大的光刻機設備和服務提供商——荷蘭阿斯麥(ASML)所供應的先進光刻機,為此阿斯麥可謂是驚出一身冷汗。事實上,目前世界上有很多國家在研究該類型芯片,但能生產出8英寸石墨烯晶圓的只有我國。作為碳基芯片的材料石墨烯晶圓,和以往的硅基芯片不同,無論是穩定性和性能都有很大提升,是一種全新形態的芯片。石墨烯單晶圓要比傳統的硅晶晶圓在性能上提高了十倍以上,量產後勢必會讓半導體領域重新洗牌。
與此同時,美國也是追悔莫及,表示美國硅基半導體的領先地位已經不保。事實上,為早日實現石墨烯晶圓量產,中科院上海微系統所去年9月與上海市石墨烯功能型平臺簽訂了協議,提供有成本競爭力的產業應用。此外,原子層薄的石墨烯材料可以充當各種物理參數的強大傳感器,這些單片感應平臺與射頻識別天線結合使用,能用作遠程可讀探測器。而接下來,中科院將進一步研究如何將石墨烯晶圓這一物質實現碳基芯片的量產,一旦實現這個目標,我國就能在芯片領域獲得全新的地位,從被動接受者搖身一變為規則制定者,硅基芯片在全球的壟斷地位會被全面打破。
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