La máxima prioridad del proyecto "Nanniwan": ¡los chips de grafeno! El nuevo campo de chips de Huawei avanza rápidamente
Recuerdo que Yu Chengdong dijo en una conferencia de prensa en 2018 que Huawei ha entrado en la investigación y el desarrollo de chips de grafeno. El tiempo de retardo electromagnético de los chips hechos de grafeno se ha reducido 1.000 veces. que el tiempo de procesamiento de la señal del chip de grafeno se puede acortar 1000 veces y la velocidad de computación se puede aumentar 1000 veces, ¡lo cual es emocionante! ¡Las noticias del Profesor 18 también muestran que Huawei ha estado desarrollando chips de grafeno durante mucho tiempo!
El grafeno es un material de alta gama en la fabricación e incluso ha sido llamado el cristal más fuerte del mundo. Este material tiene una excelente conductividad térmica y eléctrica y una gran conformabilidad, por lo que puede denominarse material superconductor universal. Precisamente debido al enorme potencial del grafeno en el desarrollo industrial, los científicos chinos han estado prestando mucha atención durante mucho tiempo al desarrollo de la tecnología del material de grafeno y han hecho esfuerzos para romper con esta tecnología. Ahora el grafeno ha logrado el éxito en el campo de los chips.
Hoy en día, las principales potencias tecnológicas del mundo están comprometidas con el desarrollo de supercomputadoras, y el rendimiento de estas computadoras es inseparable de varios chips. Después de todo, la clave de la potencia informática de una computadora reside en la velocidad de procesamiento del chip. Debido a la influencia de la tecnología de chips tradicional, se ha vuelto muy difícil mejorar el rendimiento informático de las computadoras existentes. El enfoque actual predominante en varios países es agregar más chips a las computadoras. Pero la aparición de chips de grafeno resuelve fundamentalmente este problema. Debido a que la velocidad y el rendimiento de los chips de grafeno aumentan 1.000 veces, un chip de grafeno equivale a 1.000 chips tradicionales.
El grafeno muestra un rendimiento excelente y perspectivas de aplicación atractivas en aplicaciones FET debido a su estructura ultrafina y excelentes propiedades físicas. Por ejemplo, Obradovic y otras investigaciones han descubierto que los FET de grafeno funcionan a voltajes más bajos que los nanotubos de carbono.
La relación de conmutación del FET de tira de grafeno con un ancho de puerta inferior a 10 nm es 10 elevado a la séptima potencia; la movilidad de electrones y huecos del FET preparado mediante evaporación térmica de grafeno epitaxial 4H-SiC es 5, 400 y respectivamente. 4.400 cm2/V. s, mucho más alto que los materiales semiconductores tradicionales como SiC y Si; Lin et al. prepararon un FET de grafeno de alto rendimiento con una longitud de puerta de 350 nm y una movilidad del portador de 2700 cm2/V? s, la frecuencia de corte es de 50 GHz, que se aumentará aún más a 100 GHz en investigaciones posteriores. El FET de grafeno preparado por Liao et al. tiene una transconductancia de 3,2 mS/micrón y una frecuencia de corte de hasta 300 GHz, muy superior a la del Si-FET con la misma longitud de puerta (~ 40 GHz). Pero debido a que la brecha de energía intrínseca del grafeno es cero y su conductividad no cae a cero en el nivel de Fermi, sino que alcanza un valor mínimo, esto es fatal para la fabricación de transistores porque el grafeno siempre está en estado "encendido".
Además, la banda prohibida cero significa que no se pueden realizar circuitos lógicos, lo que se ha convertido en la principal dificultad y desafío para el uso del grafeno en dispositivos como los transistores. Por tanto, cómo abrir y regular la banda de energía del grafeno es una cuestión que debe estudiarse y resolverse con urgencia.
Los materiales de nanocarbono, especialmente el grafeno, tienen excelentes propiedades eléctricas, ópticas, magnéticas, térmicas y mecánicas y son materiales nanoelectrónicos y optoelectrónicos ideales. El grafeno tiene una estructura geométrica especial, de modo que el estado electrónico cerca de la superficie de Fermi es principalmente un estado π extendido. Dado que no hay enlaces colgantes en la superficie, la dispersión de estados π extendidos por defectos estructurales de la superficie y de los nanocarbonos tiene poco impacto en el transporte de electrones en estos materiales. A temperatura ambiente, tanto los electrones como los huecos tienen movilidades intrínsecas extremadamente altas (superiores a 100.000 cm2/V?s), superiores a las de los mejores materiales semiconductores (la movilidad electrónica de un transistor de efecto de campo típico de silicio es de 1.000 cm2/V?s). s). Como material electrónico, el grafeno se puede utilizar para obtener tubos metálicos y semiconductores controlando su estructura. En condiciones de polarización pequeña, la energía de los electrones no es suficiente para excitar los fonones ópticos en el grafeno, pero la interacción con los fonones acústicos en el grafeno es muy débil y su camino libre medio puede ser de hasta varias micras, lo que hace que la corriente que transporta Los iones presentan propiedades de transporte balístico perfectas en los típicos dispositivos de grafeno con una longitud de varios cientos de nanómetros. La velocidad de Fermi de los electrones en el grafeno metálico típico es
y la resistividad a temperatura ambiente es
. Su rendimiento es mejor que el de los mejores conductores metálicos, por ejemplo, su conductividad la supera. de cobre. Dado que el enlace C-C en la estructura del grafeno es uno de los enlaces químicos más fuertes de la naturaleza, no solo tiene una excelente conductividad eléctrica, sino que también tiene una conductividad térmica que supera con creces al conductor térmico más conocido, alcanzando los 6000 W/MK. Grafito La estructura ene no tiene defectos de baja energía ni dislocaciones que puedan causar movimiento atómico en el metal, por lo que puede soportar corrientes superiores a 10 elevado a nueve por centímetro cuadrado, superando con creces el límite superior de 10 elevado a la sexta potencia. que las interconexiones de cobre en los circuitos integrados pueden soportar. Un centímetro cuadrado es un material conductor a nanoescala ideal. El análisis teórico muestra que los dispositivos electrónicos basados en estructuras de grafeno pueden tener muy buena respuesta de alta frecuencia. Se espera que la frecuencia de funcionamiento de los transistores de transporte balístico supere los THz y su rendimiento es mejor que el de todos los materiales semiconductores conocidos.
¡Así que el grafeno es actualmente el material semiconductor más ideal para chips! Huawei comenzó la investigación y el desarrollo de chips de grafeno hace unos años, y hace algún tiempo también reveló las patentes de tecnología de producción de chips de Huawei y la contratación de personal de tecnología de chips, lo que indica que Huawei ha logrado nuevos avances en el campo de los chips de grafeno. Lo que hay que resolver ahora puede ser la investigación, el desarrollo y la depuración de los procesos y equipos de producción.
Creo que en los próximos dos años, los chips Kirin de Huawei utilizarán nuevos materiales (grafeno), nueva arquitectura de chip y nuevos procesos de producción. ¡Este puede ser uno de los proyectos centrales del proyecto de embellecimiento "Nanniwan"!
Ya sea un campo minado o un abismo, ¡nuestro gran Huawei superará todos los obstáculos sin dudarlo y rápidamente se convertirá en la mejor empresa! @ Zhao Ming @ Huawei China @ Yu Chengdong @ Huawei Terminal @ Glory Bear
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