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日本用鉆石做晶圓,用于量子計算機,一塊晶圓,相當10億張DVD

時間:2022-4-29 11:56:00
摘要: 眾所周知,目前的半導體材料,還是以硅為主。雖然也有其它材料在開發,比如碳基材料、SiC、GaN等材料,但至少目前還不是主流。

眾所周知,目前的半導體材料,還是以硅為主。雖然也有其它材料在開發,比如碳基材料、SiC、GaN等材料,但至少目前還不是主流。

不過大家也清楚,硅基芯片目前快接近摩爾定律極限了,TSMC、三星等已經將工藝推進至3nm了,接下來再推進,越來越難了,摩爾定律失效了。

所以各大半導體廠商們,都在不斷的尋找新材料,以用來取代硅基材料,以讓摩爾定律能夠延續下來。

而鉆石材料也是大家在研究的一種,甚至鉆石已經被很多科學家證實是當前最理想的半導體材料,因為它在很多方面都是遠超硅的。

一是它是更耐熱,是硅的5倍,目前硅基材料的芯片,發熱就已經非常難控制了,換上鉆石后,就不怕了。

二是更容易冷卻,按照數據,鉆石的傳熱效率是硅的 22 倍,意思就是如果發熱了,也很容易將熱量傳導出去。

第三是可以承受更高的電壓,而不會被擊突,這樣在制造半導體時,這樣能夠承受更高的電壓,更強的性能。

第四,電子(和電子空穴)可以更快地穿過它們,在測試中,使用鉆石的半導體材料提供的電流,可以達到硅的100萬倍。

所以如果基于鉆石來制造半導體,能夠制造出更快、更輕、更好的設備,比硅更低功耗,更高性能,更耐熱,更環保。更重要的是,使用鉆石來制造半導體,與硅制造半導體是類似的,現有的設備很多都能用。

只不過在早期,鉆石太貴了,而硅成本非常低,且硅基芯片遠沒有達到摩爾極限,所以并沒有受到重視。

隨著人造鉆石誕生,鉆石價格大跌,再加上硅基芯片達到了摩爾定律臨界點,鉆石材料才再次被重視了起來。

而近日,日本Adamant并木精密寶石會社與滋賀大學聯合宣布,已成功實現量產鉆石晶圓,今后專用于量子計算機的存儲介質,也就是存儲芯片。

按照媒體的說法,用鉆石來制造存儲芯片,一個55mm的晶圓,其能存儲的量相當于10億張藍光碟容量,遠超硅基芯片。

不過,不過要拿鉆石來制造晶圓,必須是高純度,鉆石主要是碳組成的,那么其中像氮等元素濃度必須控制在在3ppb(10億分之3)以下,這個是個難點,比硅要求的9個9的純度更高

另外不管是天然鉆石,還是人造鉆石,都還是很貴的。但如果用鉆石制造芯片,想必會大規模的人造鉆石,那么鉆石還能夠當做奢侈品,“一顆永流傳么”?只怕不會了吧。
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