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碳基芯片需要光刻機(jī)嗎？碳和硅。沒有聽說碳要光刻機(jī)吧。百度一下去嘛！應(yīng)該有結(jié)果！開心快樂！

碳基芯片可以不用光刻機(jī)。但是，也不要指望馬上可以替代硅基芯片。因?yàn)樘蓟�芯片的制造難度還是相當(dāng)高，目前還沒有量產(chǎn)技術(shù)。

1、碳基芯片制造的基礎(chǔ)-碳納米管

碳納米管是碳基芯片的最基礎(chǔ)單元，要想生產(chǎn)碳基芯片就必須要先有辦法制造碳納米管。目前碳納米管的制造辦法主要有四種方法，分別是電弧法、化學(xué)氣相沉積法、催化熱分解法、水熱法。這些方法和硅基芯片的制造方法有著本質(zhì)的區(qū)別。所以，它可以不用光刻機(jī)。

2、碳基芯片的制造非常困難

早年，美國麻省理工學(xué)院教授Max Shulaker領(lǐng)導(dǎo)的研究小組就已經(jīng)開發(fā)出一種16位微處理器，這種微處理器由14000多個碳納米晶體管組成，Shulaker稱這是迄今為止展示過的最復(fù)雜的微處理器。為什么連開發(fā)出來的教書都這么說呢？原來碳基芯片的制造，涉及到兩個棘手的問題。

①、純度問題：當(dāng)碳納米管被制造出來的時候，它們都需要用到催化劑，然而金屬催化劑又非常容易被氧化。所以，制造碳納米管時，產(chǎn)出碳納米管很容易夾雜者無定型碳、碳包鐵等產(chǎn)物。這樣會嚴(yán)重影響碳納米管的宏觀性能，從而導(dǎo)致碳納米管的質(zhì)量下降。

②、碳納米管的聚集趨勢：為了制造碳基芯片，我們需要在晶片上沉積一層均勻的單分子碳納米管。但事實(shí)證明這很難做到，因?yàn)榧{米管有一種很討厭的聚集趨勢。只要它們中的一束落在晶體管上就能使晶體管停止工作。

③、成本問題：制造碳納米管看起來不像硅基芯片一樣需要光刻機(jī)。但是制造出來的成本卻比硅基芯片更貴很多。硅基芯片在28納米以上的芯片，成本只需要幾元錢就可以。但碳基芯片目前還無法量產(chǎn)芯片。中國北大研究團(tuán)隊(duì)曾表示，要在2-3年內(nèi)完成90納米碳基CMOS工藝的開發(fā)。這還只是開發(fā)，真正能用可能還需5-10年時間。但就現(xiàn)在制造碳納米管的成本都非常昂貴了，大家看看碳納米材料制造的設(shè)備就知道了。

3、我國的研究成果

我國在硅基芯片上的技術(shù)相對于世界水平來講，是落后比較多的。從芯片的設(shè)計(jì)、制造、封測，材料、制造設(shè)備都落后很多。而碳基芯片從芯片設(shè)計(jì)、碳納米管制造，以及材料、設(shè)備上都會進(jìn)行革新。所以，中國相對弱后就沒有那么多。而且北大的張志勇教授與彭練矛教授一直致力于這方面的研究，已經(jīng)能在1微米空間里放下100至200根碳納米管。碳納米管的直徑為1.45±0.23nm 。當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)還是相差比較遠(yuǎn)。

總結(jié)

碳基芯片確實(shí)可以不需要光刻機(jī)，但是碳基芯片研發(fā)這一塊，碳納米管生產(chǎn)都還非常困難。而量產(chǎn)的技術(shù)就根本還沒有。不過，我國在這一塊并不落后國外太多�；蛟S將來是個彎道超車的好機(jī)會。

我是數(shù)智風(fēng)，用經(jīng)驗(yàn)回答問題，歡迎關(guān)注評論。

現(xiàn)在的硅基芯片需要光刻機(jī)的原因在于芯片其實(shí)就是個超密集的集成電路，一個芯片就可以容納數(shù)億的晶體管�？梢哉f沒有光刻機(jī)就沒有芯片，沒有芯片就沒有今天的發(fā)達(dá)的信息時代。

光刻機(jī)究竟有多重要？

一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。主要過程是先在硅片表面勻膠，然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的過程將器件或電路結(jié)構(gòu)臨時“復(fù)制”到硅片上。

作為芯片制作流程中最關(guān)鍵的步驟，光刻的重要性可以說是決定芯片最終性能的。目前為什么最追求7nm、5nm，甚至3nm的芯片，就在于芯片越小，產(chǎn)熱越少、散熱越好，芯片整體性能也就越高。而這一切的關(guān)鍵就是光刻技藝要足夠精細(xì)、精準(zhǔn)。

一句話，光刻機(jī)對于芯片來說就是最重要的加工工具。沒有光刻機(jī)，就沒有芯片。

碳基芯片有什么不同之處？

碳基芯片既然也是芯片，只不過換了一種材質(zhì)而已，因此制作時當(dāng)然也就需要光刻機(jī)了。否則一塊晶圓上如何容納上億的電路呢？

但是由于石墨烯對光刻要求比較低，因此就不需要高端光刻機(jī)，但是并不意味著不需要光刻機(jī)！

目前硅基芯片在制程工藝上，已經(jīng)無限接近摩爾定律，因此碳基芯片一定是未來芯片領(lǐng)域的新風(fēng)口！如果能夠?qū)崿F(xiàn)利用碳基來代替硅基，成功實(shí)現(xiàn)石墨烯芯片的量產(chǎn)，就能夠擺脫“摩爾定律失效”的困境。而且在同等工藝的情況下，碳基芯片整體性能至少可以高出硅基芯片的十倍，碳基芯片的可持續(xù)性發(fā)展以及其低能耗、高性能的優(yōu)勢是非常明顯的。

突破封鎖、彎道超車，一舉兩得！

眾所周知，目前國內(nèi)最為先進(jìn)的國產(chǎn)光刻機(jī)，僅能達(dá)到90nm的工藝，要想實(shí)現(xiàn)高端芯片的自主制造工藝，對于目前的我們來說仍然還是有很大難度的。于是科研人員一直在尋求可替代的芯片制造方案，因此集中攻關(guān)碳基芯片的相關(guān)技術(shù)是國內(nèi)突破國外制裁和封鎖的一條捷徑。

可喜可賀的是就在不久前北大團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種碳納米管提純的新工藝，在4英寸的基片上制作出排列整齊的碳納米管陣列，每微米范圍內(nèi)可以排列100-200個碳納米管，成功解決了在高純度碳納米管的排列問題。經(jīng)過電學(xué)測試，發(fā)現(xiàn)相比特征長度相似的硅基晶體管，碳基晶體管的性能更加優(yōu)越。

這項(xiàng)成果迅速引起了華為的重視，并馬上派出團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐北大團(tuán)隊(duì)，一起參與商用碳基芯片的研發(fā)。毫無疑問北大研發(fā)團(tuán)隊(duì)和國內(nèi)優(yōu)秀廠商的直接對接合作，一定可以推動碳基半導(dǎo)體進(jìn)入商業(yè)化階段的進(jìn)程。

基于碳納米管的集成電路技術(shù)已經(jīng)不存在理論上的困難，也不再是遙不可及的夢想。如果中國掌握了碳基芯片的核心技術(shù)，并且能夠率先投入使用，那么不僅可以擺脫被人卡脖子的困境，也可以給中國芯片領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)造“彎道超車”的偉大機(jī)遇！

結(jié)語

碳基芯片的制作流程也離不開光刻機(jī)，但是對光刻機(jī)性能的要求會低一些。因此對國內(nèi)高端光刻機(jī)領(lǐng)域落后的局面具有一定的緩解作用，而且近年來我國在碳基芯片領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)和突破居于世界領(lǐng)先地位。

我相信假以時日，中國芯片一定可以站上世界的舞臺！

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