大到航空航天裝備,小到羽毛球拍等體育用品,碳基新材料正在各個“物件”中大顯身手;制備出高密度高純半導體陣列碳納米管材料,并在此基礎上實現性能超越同等柵長硅基CMOS技術的晶體管和電路,展現出碳管電子學的優勢,現階段,碳基新材料猶如一顆冉冉升起的新星。
8月24日,工信部網站正式發布答復政協十三屆全國委員會第四次會議第1095號提案的函件。函件顯示,下一步,工信部將以重大關鍵技術突破和創新應用需求為主攻方向,進一步強化產業政策引導,將碳基材料納入“十四五”原材料工業相關發展規劃,并將碳化硅復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃,以全面突破關鍵核心技術,攻克“卡脖子”品種,提高碳基新材料等產品質量,推進產業基礎高級化、產業鏈現代化。
(來源:工信部官網)
碳基芯片將被定義為下一代主流
芯片先進制程工藝正逐漸接近物理極限,想要進一步提升芯片性能,從材料突圍是重要途徑之一。IMEC(歐洲微電子研究中心)近日在公開會議上提出了四種延續摩爾定律、打破2納米硅基芯片物理極限的方法。經過討論,專家組最終達成一致意見,碳基芯片將被定義為下一個芯片時代的主流。
碳基材料在碳基納米材料基礎上發展,以碳納米管(CNT)、石墨烯為代表。ITRS研究報告曾明確指出,未來半導體行業的研究重點應聚焦于碳基電子學。制備出高密度高純半導體陣列碳納米管材料,并在此基礎上實現性能超越同等柵長硅基CMOS技術的晶體管和電路,展現出碳管電子學的優勢,碳基半導體被認為是后摩爾時代的顛覆性技術之一,碳基材料領域正蘊藏著全新機遇。
目前,國內研究機構在碳基材料(碳基半導體)領域取得了較為顯著的研究進展,解決了長期困擾碳基半導體材料制備的材料純度、密度和面積問題。但是,我國高端碳基材料尚未跨越從實驗室到市場的“死亡谷”,目前還沒有實現大規模商業化發展。
對新興產業的研發是一個“道阻且長”的漫長周期,至少要確保十年以上的資金投入,綜合算下來,對碳基材料研究所需要的資金數額可達幾十億元。由于投資回報前景不明朗,直到現在還沒有太多國內企業關注到該研究價值。
國內碳基半導體產業化突破可期
產業發展,政策先行。可喜的是,在碳基材料引發各方關注之際,有關部門率先對碳基材料領域給予了政策支持。
業內有觀點認為,碳基半導體有望助力國內半導體產業實現“彎道超車”。相信在相關政策的有力支持之下,國內碳基半導體的產業化之路可以形成突破。
值得一提的是,從官方消息可知,即將出臺的政策覆蓋的領域其實非常廣闊,并不僅僅局限于半導體領域。比如,“碳化硅復合材料”這一關鍵詞就與碳化硅寬禁帶半導體材料有所差異。芯謀研究研究總監宋長庚向《中國電子報》記者表示,碳化硅復合材料,是指多晶碳化硅作為材料的骨架或者增強相,或許并不是用來做集成電路的單晶碳化硅?!皬秃喜牧现饕邆鋸姸雀?、重量輕的優點,比如在最新的大飛機上,為了減重,就會用很多復合材料。”宋長庚對記者說。
另一關鍵詞“碳基復合材料”也非常值得關注。公開信息顯示,碳基復合材料是以碳纖維(織物)或碳化硅等陶瓷纖維(織物)為增強體,以碳為基體的復合材料的總稱,主要在航空航天工業、能源技術、信息技術等領域有很好的應用前景。