14、11、7、5。

這是傳統(tǒng)硅基芯片的制程進(jìn)化。從14nm到11nm，再到7nm、5nm……隨著科技飛速發(fā)展，電子設(shè)備的處理效率也越來(lái)越高，十年前最頂配電腦運(yùn)行依然稍有卡頓的游戲，今天在手機(jī)上就能輕松暢玩。眾所周知，電子設(shè)備的性能高低，往往和中央處理器密不可分。那又是什么造就了處理器性能的提升？答案顯而易見(jiàn)，是芯片的升級(jí)。

芯片的升級(jí)，主要是在相同的尺寸下，增加更多的晶體管。在幾十年的研究后，人類在硅基芯片方面已經(jīng)取得巨大的進(jìn)步。但是，根據(jù)摩爾定律，硅基芯片的發(fā)展有本身的瓶頸。人類現(xiàn)在的芯片研發(fā)，已經(jīng)接近硅基芯片的極限。晶體管柵極寬度越低，電子移動(dòng)距離就越窄，就越容易出現(xiàn)漏電情況，解決也極為困難。可以肯定的是，在硅基芯片制程達(dá)到1nm物理極限后，就需要找到新的材料，以替代傳統(tǒng)芯片進(jìn)行性能上的升級(jí)。

事實(shí)上，在還沒(méi)有達(dá)到極限前的今天，各國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始尋找硅基芯片的可能替代材料，并取得了階段性的突破。

近日，英國(guó)塞薩斯大學(xué)的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了迄今為止最小的微芯片，該芯片由石墨烯及其他2D材料采用“納米折紙”的形式制作而成。

研究人員通過(guò)在石墨烯結(jié)構(gòu)中形成紐結(jié)，當(dāng)石墨烯條以此方式卷曲，其行為就可以像微芯片一般。最值得期待的地方在于，基于石墨烯等新材料的微芯片，體積比傳統(tǒng)硅基芯片縮小了約100倍！

該論文第一作者M(jìn)anoj Tripathi博士表示，已經(jīng)證明可以通過(guò)故意在結(jié)構(gòu)中加入扭結(jié)，來(lái)創(chuàng)建石墨烯和其他2D材料的結(jié)構(gòu)。通過(guò)制造這種波紋，可以批量可控的制造晶體管或邏輯門。

相比傳統(tǒng)的硅基芯片，石墨烯微芯片除了在體積上的優(yōu)勢(shì)外，性能上也將優(yōu)于傳統(tǒng)硅基芯片。塞薩斯大學(xué)的艾倫·道爾頓（Alan Dalton）教授表示，使用納米材料將使芯片體積更小，速度更快。在技術(shù)成熟后，或使電腦與電話的運(yùn)行速度有數(shù)千倍的提升。

其實(shí)，石墨烯造芯片的構(gòu)想很早前就被提出。在石墨烯微芯片的制造過(guò)程中，不需要添加額外材料，而且在室溫下就可以完成芯片加工，在環(huán)保性及節(jié)約材料方面，石墨烯微芯片將更具優(yōu)勢(shì)。另外，由于石墨烯的高導(dǎo)電性特點(diǎn)，意味著石墨烯將比硅基芯片更穩(wěn)定，更不容易產(chǎn)生漏電情況。

石墨烯微芯片優(yōu)勢(shì)巨大，各國(guó)都在主動(dòng)布局，以搶占未來(lái)芯片先機(jī)。而我國(guó)也在碳基芯片上取得了令人驕傲的成果，目前領(lǐng)先全球。2020年10月，我國(guó)中科院上海微系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)，就公布了其十年磨一劍的成果——8英寸石墨烯單晶晶圓。石墨烯晶圓，是實(shí)現(xiàn)電子器件集成的關(guān)鍵。值得一提的是，目前這款產(chǎn)品已經(jīng)能夠小批量生產(chǎn)，這預(yù)示著我國(guó)將開(kāi)啟微電子技術(shù)變革，產(chǎn)業(yè)化更進(jìn)一步。

除此之外，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模領(lǐng)先全球，石墨烯微芯片的研究，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)是全新的機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在21世紀(jì)科技飛速發(fā)展的今天，石墨烯將成為超越傳統(tǒng)硅基芯片的“潛力股”。在未來(lái)的芯片市場(chǎng)上，極有可能是中國(guó)企業(yè)進(jìn)行主導(dǎo)，讓芯片徹底擺脫“受制于人”的尷尬現(xiàn)狀。