中国碳基纳电子器件代表研究机构有中科院、北京大学、清华大学等。今年5月份,北京大学发起的北京元芯碳基集成电路研究院,在权威学术期刊《Science》上发表一种全新的碳纳米管制备方法,首次同时实现了碳纳米管晶体管的高密度、高纯度要求。
使用该方法制备的碳纳米管纯度可达到99.9999%,阵列密度达到120/微米。通过这一技术,研究人员有望将集成电路技术推进到3nm节点以下!
▲北大团队研发的晶圆级高质量碳管阵列薄膜
这个消息一经公布,我国从事碳纳米材料研发、生产的几家企业股票纷纷开涨。代表的有楚江新材、银龙股份旗下碳基研究院、中科电气、丹邦科技等。
在这些公司中,丹邦科技可以算是我国碳基半导体领域的一支强劲力量。丹邦科技成立于2001年,专门从事挠性电路与材料的研发和生产,是深圳证券交易所中小板上市企业。
2019年,丹邦科技自主研发的TPI量子碳基薄膜成功试生产。作为世界上唯一具备TPI量子碳基薄膜量产能力的企业,据称其技术已被苹果、华为看中。有消息称华为已经进入中试阶段。
TPI量子碳基薄膜具有多层石墨烯结构,主要用于5G手机、芯片、笔电、柔性屏散热等使用场景。
6月30日,丹邦科技披露了其2019年年度报告。数据显示,2019年丹邦科技营业收入为约3.47亿元,其中PI膜业务约占167万,占比0.48%。
结语:碳基材料有望挑起未来半导体产业“大梁”
按照国际半导体技术发展路线图委员会(ITRS)预测,硅基半导体的性能将在2020年左右达到物理学极限。
2020年,最先进的芯片制程节点推进5nm。5nm之后,全球半导体产业何去何从?哪怕不是2020年,硅基晶体管的尺寸极限终将到来,到那时芯片产业又该怎么办?
面对硅基材料的尺寸极限,换用碳基材料不失为一个方法。我国北大研究团队在制备碳纳米管晶体管方面取得的成就正是把碳基半导体向产业应用推进了一步,也有助于我国为“摩尔定律将终结”的预言未雨绸缪。
在北大团队发表《Science》论文后的6月1日,麻省理工学院的碳纳米管研究也取得进展。根据发表在《自然·电子学》上的论文,麻省理工研究人员证明了碳纳米管可以在工厂量产。
从1991年被发现至今,碳纳米管技术一直在稳步发展。或许在未来,碳基材料将成为半导体领域“挑大梁”般的存在,让我们拭目以待。