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應(yīng)對(duì)未來(lái)芯片危機(jī)：歐洲致力于石墨烯等二維材料研發(fā)
應(yīng)對(duì)未來(lái)芯片危機(jī)：歐洲致力于石墨烯等二維材料研發(fā)
來(lái)源:參考消息網(wǎng)
報(bào)道表示，芯片危機(jī)在最糟糕的時(shí)刻爆發(fā)了——第6波疫情、交通支出泡沫和各種不可預(yù)測(cè)的不幸（日本工廠火災(zāi)、美國(guó)得克薩斯州風(fēng)暴等）匯集在一起，迫使芯片工廠紛紛關(guān)閉。
但實(shí)際上，報(bào)道認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題遲早會(huì)爆發(fā)，因?yàn)檎麄€(gè)歐洲還沒(méi)有達(dá)到世界芯片產(chǎn)量的10%。那么，有解決的辦法嗎？有，但短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)——現(xiàn)在投資的任何東西都需要數(shù)年時(shí)間才能反映在工業(yè)生產(chǎn)中。歐洲正在拼命趕上制造芯片熱潮時(shí)錯(cuò)過(guò)的那班車。
報(bào)道認(rèn)為，更重要的是引領(lǐng)下一代集成電路技術(shù)，其中，石墨烯等具有驚人特性的材料已經(jīng)開始從實(shí)驗(yàn)室躍入日常生活，并將在其中發(fā)揮重要作用。歐盟已經(jīng)開始致力于這項(xiàng)新技術(shù)的研發(fā)，但傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體在中期內(nèi)仍將是必不可少的。
“現(xiàn)在要想替代硅非常困難”，西班牙阿拉貢納米科學(xué)與材料研究所的研究員勞爾·阿雷納爾坦言，“硅的性能良好。它是一種在純度方面可以控制得很好的材料，而且成本非常低。一旦將硅材料的這些優(yōu)點(diǎn)放在比較的天平上，硅就很難被擊敗。然而，幾十年來(lái)，人們一直在尋找硅的替代品，近年來(lái)更是如此，因?yàn)楣璨牧险谶_(dá)到減小晶體管尺寸的物理極限。”
主要的替代方案之一是所謂的二維材料——即那些具有長(zhǎng)度和寬度、但厚度僅一兩個(gè)原子的材料，因此它們實(shí)際上幾乎沒(méi)有厚度。由碳原子的6邊形晶格組成的石墨烯材料是最受歡迎的。由這種材料制成的芯片有朝一日可能會(huì)取代硅芯片，但該設(shè)想在未來(lái)幾年內(nèi)還難以實(shí)現(xiàn)，這方面仍有待進(jìn)一步研究。最重要的是，有必要確保這些未來(lái)材料能夠以可接受的成本進(jìn)行可靠的生產(chǎn)。
“歐洲在石墨烯研究和技術(shù)開發(fā)方面處于有利地位，而且正在采取正確的研發(fā)步驟，”西班牙石墨烯公司的科學(xué)總監(jiān)阿馬婭·蘇魯圖薩說(shuō)。西班牙石墨烯公司是一家專門從事石墨烯材料研發(fā)的企業(yè)。事實(shí)上，歐盟在2013年投資了10億歐元，以推動(dòng)之后10年內(nèi)的石墨烯技術(shù)發(fā)展。最近一年來(lái)，石墨烯材料的3條試驗(yàn)生產(chǎn)線已經(jīng)投入運(yùn)行。蘇魯圖薩還稱，“我們想表明石墨烯材料具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，它可以在芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)我們想要的目標(biāo)，我們正走在正確的軌道上。”
情況并非總是如此，由于在歐洲生產(chǎn)芯片的成本更高，所有生產(chǎn)都被外包給了亞洲。“也許這不是正確的策略，我們應(yīng)該保留一個(gè)小生產(chǎn)基地，這樣才能供應(yīng)本地的芯片需求，”蘇魯圖薩坦言，“我相信歐盟現(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到了當(dāng)時(shí)采取的策略是不正確的，并且想要把這件事情做好。歐盟一直在為未來(lái)投資研發(fā)有前途的材料。從錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)是明智的。石墨烯可能將成為應(yīng)對(duì)未來(lái)芯片危機(jī)的B計(jì)劃。”
在此之前，也許在未來(lái)5年內(nèi)，石墨烯將推動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，例如生物醫(yī)學(xué)傳感器和夜視攝像頭等。此外，它很可能將成為下一代芯片的一部分——在這種情況下，石墨烯將增強(qiáng)硅的性能，而不是完全取代它。
“只用二維材料制造集成電路是可能的，事實(shí)上已經(jīng)有一些原型產(chǎn)品，但目前，它們與用現(xiàn)有硅技術(shù)生產(chǎn)的芯片在集成度、成本、可靠性和效率方面還相差甚遠(yuǎn)，”西班牙格拉納達(dá)大學(xué)納米電子學(xué)、石墨烯和二維材料實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人弗朗西斯科·加米斯指出。
