第五百一十七章 能同時完美兼容碳基晶片與量子晶片的逆天材料！（1/2）
1nm是什麼概念？用對比就很清晰了，一個矽原子才0.384nm。1nm都沒有三個矽原子合在一起大，也就是說，1nm晶片電晶體結構中柵極的線寬，僅夠兩個矽原子並列，三個都擠不下。
從當前的理論來看，1nm晶片已是矽基晶片的理論極限了，因為到了這個製程工藝，量子隧穿的效應將無法避免，簡單來說，就是電子會從一個電晶體無法控制地跑向另一個電晶體，使得電晶體的「0」和「1」狀態混亂起來，導致該電晶體失效，晶片也就自然無法正常工作。
其實在7nm製程時，量子隧穿效應已有一定機率出現了，只是通過特殊的新結構（如「FinFET」和「GAA」）來解決罷了，但這樣的結果就功耗加大，晶片發熱量增加。
而且這樣的新結構到了1nm時，因為量子隧穿效應的發生率太高而失效，能耗與發熱量都超過了可以接受的範圍。
當然，理論是不斷地進化的，據說IBM與叄星在不久前就聲稱研究出了所謂的「VTFET技術」，即「垂直傳輸場應電晶體技術」，以垂直方式堆疊電晶體，讓晶片的電流以垂直的方式進行流通，以此減少量子隧穿效應，進而將矽基晶片的制藝推進到1nm以內。
然而這更像是拿著不完善的實驗室數據來吹噓，提前吸引市場關注、提振股價，距離實驗室出成果還有遙遠的距離。
正因為目前最成熟的矽基晶片都無法解決1nm晶片的量子隧穿效應，秦克對這份S級知識充滿了興奮，他很想看看系統的知識里，是如何解決這個量子層面的難題。
而這篇《一種適用於1nm晶片的全新型碳晶複合納米材料製作全流程》里提及到的碳晶複合納米材料，確實也給了他非常大的驚喜。
雖然沒法子全部看明白，但七成左右的內容秦克還是能弄懂的，關鍵的技術細節部分不懂也能能猜個大概。
他越看越是精神振奮。
系統這份S級知識的核心是「碳晶複合納米材料」，這是碳基路線的新型材料。
碳基晶片並不是什麼新概念，各國都加大力度來研究這個新方向，它的代表就是石墨烯晶片。
當科學家們發現矽基晶片已幾乎將「摩爾定律」折騰到失效了，就開始從晶片材料上著手，嘗試尋找替代矽基材料的新型材料，目前主流的就是碳基材料，已有了不少的研究成果。
最出名的是基於碳的N型半導體、P型半導體，以及碳納米管場效應電晶體。
夏國在這方面彎道超車，走在世界的前列。秦克在年初時從《物理學報》看到的那篇由姚文城、方世驥寫的《基於冷源電晶體物理機制的亞60器件模擬研究》，裡面提及到的就是「迪拉克冷源電晶體」也是屬於碳納米管場效應電晶體材料之一。
但包括夏國在內，這些碳基材料技術大多數並不成熟，只能停留在實驗室階段。一來是至今未能完全解決二維材料的高阻、低電流問題，二來是它的工業化生產比矽基晶片難很多。
眾所周知，碳納米管需要對碳原子進行提純，但碳比較活潑，對它的提純難度很大，目前能工業化生產的碳納米管最大提純度只有99.99%，而想要碳基晶片性能穩定，純度必須保證在99.9999%以上。這意味著市場根本就無法提供能製作晶片的合格碳納米管。
碳基晶片製作的難點還有元件的組裝問題，即在晶圓上均勻擺放碳納米管，但精確定位和連接碳納米管非常困難，目前技術遠遠無法突破。
而這份S級知識里的碳晶複合納米材料，是以石墨烯加上鎵、銦、鉍、鍺、鉬、鉿、鈀、鈧、釔等十三種金屬元素及其氧化物，組成了三維立體的全新型碳納米管材料，因為形狀像結晶，稱之為「碳晶複合納米材料」。
它完美地解決了上述兩個問題。
首先因為特殊的結構特點，使得游離的碳原子特別少，製造出來碳晶複合納米材料本身的純度就能達到9個9，遠遠超過碳基晶片性能穩定要求的99.9999%，不需要二次提純。
而且酷似結晶的完美三維立體結構，裡面包含了十三種金屬及其氧化物組成的漏極、源極、接觸電極、絕緣材料，能夠大幅降低電阻和提高電流，還能夠有效減少量子隧穿效應的影響。
元件的組裝問題同樣很好解決，特殊的三維結構使得它可以輕鬆的相互吸收，整齊排列為完美的直線，可以輕鬆製造出超過12英寸的大尺度晶圓片。
但光是這些優點，「碳晶複合納米材料」還稱不上「S級知識」。
「碳晶複合納米材料」最大的優點是，它能實現電荷量子比特的普適量子邏輯門操控，即它能用於量子晶片的製造。
「碳晶複合納米材料」本身的三維特殊結構，使得它組成晶圓並蝕刻了特定的電路後，通過雷射激發，就能使「碳晶複合納米材料」的兩端「倉庫」能同時存儲出現糾纏的量子信息及對應的邏輯門，也就是「是」、「非」和「是或非」三種邏輯狀態。
這居然是一種能同時完美兼容碳基晶片與量子晶片的逆天材料！
「碳晶複合納米材料」製造方法被系統評定為S級知識的真正原因就在於此！
可惜的是這份S級知識里並沒提及如何將「碳晶複合納米材料」製作成量子晶片。
它只是提及了如何製造出這樣「碳晶複合納米材料」，而且是工業級的大批量低成本製造，成本甚至能比採取「FinFET」技術下矽基電晶體還要便宜五分之一。
不但成本低，「碳晶複合納米材料」的性能與功耗表現更是非常優異，秦克將S級知識里給出的理論數據進行了心算，以它製作出來的14nm晶片，性能應該能達到目前世界主流高端7nm矽基晶片（採用傳統的「FinFET」技術）的100倍以上，功耗卻不到後者的5%。
恐怖如斯！
目前國內的晶片晶圓廠商已能量產14nm的晶片了，換而言之，如果能生產出「碳晶複合納米材料」並用於製造14nm的晶片，足以輕鬆秒殺掉國際上所有的7nm晶片！
哪怕將來IBM和叄星真的成功採用所謂的「VTFET技術」製造出1nm的超高端晶片，也照樣會被14nm的「碳晶複合納米材料」晶片吊打！
國產晶片的自主之路，一下子就能提前大半！
秦克越看心跳得越快，差點連正在燉著的養生湯燉幹了都沒發現。
這份S級知識真是太逆天了！
哪怕隱藏了量子晶片的部分，光是用於製造碳基晶片，恐怕都會改變整個世界的晶片格局！
難怪這份S級知識能夠與《非線性偏微分方程「納維-斯托克斯方程」的探究與詳解》這樣同樣足以影響人類航空航天、地球物理、大氣海洋、工業技術等領域的龐大知識體系相提並論。
當然，以秦克現在LV2的「晶片技術」和LV1的「材料技術」，想吃透這份S級知識並在實驗室里將「碳晶複合納米材料」製造出來，還是很有些難度。
秦克估計自己起碼要「材料技術」達到LV3左右，才能做到。
看來要想法子加強自己在材料方向的課研了，正好許清岩老師現在還兼管著晶片材料方向的課題，找到理由參與進去應該不是難事。
遺憾的是沒系統任務的話，「材料技術」想升級太難了，「人工智慧」就是個典型的例子，直到前段時間才升級到了LV3，前後一共花了一年多的時間。
升級到LV3的「人工智慧」，自然也解鎖了對應級別的知識，只是秦克一直忙於EDA課題，沒時間來翻閱罷了。
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