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台积电、三星等巨头均成功量产5nm芯片，但在3nm以下，仍难以突破。然而2纳米晶片材料被证实，石墨烯将成为下一代半导体材料。 令人高兴的是，中国对石墨烯进行了深入研究，是否意味着中国核心材料出现了转折点?能否用石墨烯材料突破2纳米? 
01。 确定2纳米晶片材料。 受摩尔定律的限制，芯片发展到一定程度后就不能再继续了。而摩尔定律则强调，集成电路每隔一段时间，可容纳的晶体管的数量增加一倍。 在芯片性能方面，言外之意芯片将继续扩展，在14nm到12nm之间，业界人士认为摩尔定律已达到极限。然而台积电却打破了摩尔定律，继续开发7nm，甚至5nm的技术。 
更有甚者，根据台积电的计划，2022年下半年3nm芯片可以量产，现在已确定英特尔，苹果将成为台积电3nm客户。 另外三星也是一样的，之前三星3nm流片成功，离量产又近了一步。上述事例都表明，摩尔定律的极限尚未突破。大幅提高芯片性能的可能性至少在3nm以上。 但用硅材料制造的硅基片终究会受到物理规律的限制，摩尔定律迟早会出现。也许2nm是一个临界点，如何触及临界点打破芯片物理规律，是业界共同思考的问题。 
为此，IEEE国际芯片导线技术会议也展开了讨论。根据芯片的物理规律，提出了四种可持续发展摩尔定律的方法。所有方案都离不开石墨烯，最后证实了石墨烯是一种突破2纳米晶片物理规律的材料。 石墨烯是新一代半导体材料，经专家一致认可，由石墨烯制成的碳基芯片将成为下一代芯片时代的主流。 
若继续使用硅基芯片，即使突破2nm，可能会功耗散热等问题也难以解决。而性能越强，功耗就可能越大，到时候2nm芯片产品反而会成为一个负担。但用在石墨烯材料上，也许可以解决。 石墨是一种二维碳材料，具有优异的导电性能和良好的导电性能。基于这些特性，石墨烯被广泛地用于锂电池、纳米复合材料和各种类型的元件等。 
但是，极少数企业专门制造石墨烯的碳基芯片，一方面目前碳芯片市场还没有成熟的工艺，另一方面，开发新的芯片材料需要花费很长的时间，而想要开发碳基芯片的普通企业也是有心无力。 事实上，碳基芯片有许多优点，同样的工艺过程，碳基芯片的性能是硅基芯片的数倍，碳元素的稳定性也使碳基芯片容易加工成型。即使绕过EUV光刻机的限制，也能获得比硅基芯片更高的性能表现。 02。 中国核心的拐点出现了? 长期的技术积累和生产经验，国外硅基芯片市场主要由硅基芯片构成。从沙中提取硅，再制成硅片，经过光刻、曝光、显影、刻蚀、清洗等工序，最终制成晶片。并且被运载到手机、电脑等电子设备上，成了商品。 
所有这些都离不开硅片的生产制造环节，国外通过手中的技术优势，频繁地对中国市场采取行动，限制了中国企业获得足够的芯片。 所以突破国外的限制是很有必要的，直线从硅基芯片上超越是很困难的，但在碳基芯片上，中国芯的转折点出现了，这在两方面都可以证明。 石墨烯是后摩尔时代的关键材料，中国也取得了令人瞩目的研究成果。 二○○二年十月，中科院传来好消息，成功开发了8英寸的石墨烯晶圆。所述晶片具有耐高温、导电性好的特点。在性能和尺寸上都非常优秀。 以中科院为代表的研究所作为后摩尔时代的核心材料，已取得了显著的研究成果。迈一步，就可以迈出第二步，相信未来中科院以及国内的科研机构、各大高校都会参与其中，让国产碳芯片早日实现量产。 与国外研究进展相比，中国处于领先地位。在其他人还在纠结硅基芯片不能突破芯片的物理极限的时候，我国已经找到了解决办法。 
其次，我国石墨资源丰富，有利于石墨烯碳基芯片产业的发展。 硅材的纯化要求非常高，在缺芯的背景下，晶圆片的供应日益紧张。但我国石墨资源丰富，根据勘查发现，我国石墨矿藏占世界石墨储量的75%，且占全球总产量的72%。 假如石墨烯成为未来主要的芯片材料，那么拥有我国丰富的石墨矿产资源，将有助于国内石墨烯碳基芯片产业的发展和进步。在这样优越的条件下，国外加大研发力度也不一定赶上。 在这两个方面，中国核心出现了转折点，未来发展到摩尔定律极限，中国或将领先世界。 03。 能否用石墨烯材料突破2纳米? 显然，这还处于理论阶段，那么，实际上石墨烯能够成为一种突破2纳米的材料吗? 市场上可以用来生产芯片的材料不仅有硅和石墨烯，还有氮化镓，碳化硅等，这些都是第三代半导体材料。这两种材料都有很好的应用前景，可为什么一定要用石墨烯? 
实际上，看各种类型的芯片材料，就会发现每种材料都有优缺点。硅材的功率受半导体元件的限制，最终的性能将达到极限。和普通芯片相比，氮化镓和碳化硅的性能也有限，最常见的还是用于充电器等设备。 相反，也许只有石墨烯才能更好地满足芯片的性能要求，其独特的结构和电子性是突破2nm的关键。 专家认为能突破2纳米晶片的材料，已表明石墨烯已得到认可。假如石墨烯不能突破2纳米，那么恐怕世界上就没有更好的材料了。 
04。 概述。 也许中国芯片将迎来翻身的机会，石墨烯将成为下一个芯片时代的主流材料。但我国在相关技术研发上的突破，以及丰富的矿藏资源，可谓具有得天独厚的条件。 然而石墨烯芯片产业的发展还需要长期的努力和付出，在此之前必须先建立自主可控的高端供应链，突破更多技术难题。期望中国的碳芯片时代早日到来。 对于石墨碳基芯片，你有什么看法? |
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