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      碳基半導體與碳化硅晶片的區別
      http://www.biclopsgames.com 2020-06-15 15:39:40 科技風景線
      電工電氣網】訊

      我國近日在碳基半導體材料的研制方面有了非常重要突破,近日在碳化硅晶片量產方面也取得重大進展,相同的“碳”字,不同的材料,一個是晶片,一個是芯片。

      硅基半導體、碳基半導體以及碳化硅晶片的區別:

      一、碳基芯片是熱兵器,硅基芯片是冷兵器

      碳基半導體,就是碳納米管為材料的半導體,而我們現在所說的芯片是采用的硅晶體,用于制造芯片的話,可以簡單的理解為,一個是用碳制造的芯片,一個是用硅制造的芯片,材料本質上完全不同;

      和硅晶體管相比較,使用碳基半導體制造芯片,優勢很大,在速度上,碳晶體管的理論極限運行速度是硅晶體管的5-10倍,而功耗方面,卻只是后者的十分之一。

      這次,北大張志勇與彭練矛教授在高密度高純半導體陣列碳納米管材料的制備方式上獲得突破,意味著我們很有可能打破在硅晶體芯片上的落后局面,而直接進入到碳納米管芯片領域,說句牛氣的話,兩者不在一個緯度,一個是熱兵器,一個是冷兵器,差距很明顯。

      二、國產碳基半導體研究躋身世界第一梯隊

      更為關鍵的一點是,現在西方國家,尤其是美國,在一切有關硅芯片制造的技術、設備、材料、公司、人才等等方面,所取得技術優勢,都是建立在硅晶體芯片之上的。

      而一旦碳納米管材料進入實際應用階段,所帶來的影響是超乎想象的,雖然還不至于說美國等西方國家、企業所建立起來的半導體產業優勢,將全部歸零,但是,最起碼對于我們來說,我們已經躋身于碳基半導體領域的第一梯隊,具有了很大的先發優勢。

      至于說,碳基半導體擁有如此大的優勢,那為何西方國家沒有研制呢?這又是一個誤解,美國等西方國家,還有日韓等傳統的半導體強國,不但研究了,而且時間很早,不過,基本上都是半途而廢,除了現在美國還在進行, 其他國家基本上都因遇到技術難題的放棄了研制,包括英特爾這樣的巨頭,也放棄了。

      三、碳基半導體材料,是基礎科研中的基礎

      彭練矛教授研究團隊則在碳基半導體的研制方面,已經進行了二十多年,二十年的堅守與付出,才有了今天的成功,由此可見,碳基半導體材料的研制難度之大,超乎想象。

      所以,當我們的科研團隊獲得突破之后,國人是如此的激動。這個也充分反映出來,在基礎科學、基礎材料的研究方面,真的非常耗費時間,有的科研人員,可能耗費了一輩子的精力,也沒有出多少成果,而正是張志勇教授、彭練矛教授等科研人員的堅守與不懈努力,才有了今天的成就,可以說,做基礎科研的人,才是非常了不起的人!

      四、碳化硅的主要應用領域不是芯片

      現在芯片使用高純度硅制造的,碳基半導體芯片是用碳制造的,而碳化硅則是屬于碳與硅的化合物,在屬性上區別很大。

      雖然碳化硅也是一種半導體材料,不過,SiC的主要應用方向是在功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料領域。

      而在半導體應用上,碳化硅的應用主要在大功率、高溫、高頻和抗輻射的半導體器件上,以滿足高壓、高頻、高功率、高溫以及抗輻射等半導體器件的應用需求。

      這次,中國電科(山西)碳化硅材料產業基地實現了國產4英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底材料的工業生產,也突破了6英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底的研制,意味著打破了國外廠商對我國碳化硅晶體生產技術的長期封鎖,將對碳化硅襯底的射頻器件以及電力電子器件領域帶來重要的推動作用。

      硅基半導體、碳基半導體以及碳化硅晶片都屬于基礎材料科學,在研究需要長期的探索,尤其是在高純度制造方面,更需要花費大量的精力。該技術一旦獲得成功,就會建立起來極高的技術壁壘,而現在我們在碳基半導體、碳化硅晶片的研制方面,都已經獲得了突破。

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