中国研发石墨烯芯片，替代硅基芯片，就不需要EUV光刻机了？

近日，在中国国际石墨烯创新大会，很多公司成立了石墨烯铜创新联合体，希望研发出石墨烯芯片，来替代硅基芯片，从而解决卡脖子问题。

更重要的是，目前硅基芯片已经快要按近工艺极限，达到了3nm，而极限可能在1nm，空间有限。而石墨烯芯片电子迁移率远高于硅基材料，性能是硅基芯片的10倍，同时功耗还低。

所以一时之间，网友们又沸腾了，表示目前我们在硅基芯片的先进工艺上受阻，我们应该努力研究石墨烯芯片，来替代硅基芯片，甚至可以绕开EUV光刻机。

石墨烯芯片，究竟是什么芯片？其实是采用石墨烯为材料的一种芯片，石墨烯中，碳原子是以六方晶格排列的，所以具备高电导率、高导热性，能使数据传输更快，也能够使功耗更低，还好的散热。

也正因为如此，所以研究表明，石墨烯芯片，可以实现100GHz的频率，而硅基芯片最高也只能达到10GHz的频率。

因为具备这些特性，所以石墨烯被定位为下一代新型半导体材料。只不过石墨烯芯片不好造，到目前也没有造出真正意义上的、能大规模量产的、能实用的石墨烯芯片，更多的还是停留在实验室。

另外芯片从设计到最后的实用，还需要一条完整的产业链，目前这也是石墨烯不具备的，所以石墨烯芯片，离实用，可能还差十万八千里，短时间内大家就别想了。

此外，在于制造工艺方面，目前并没有证据表示，石墨烯就不需要光刻机了。之前在非大规模制造时，研究人员没有使用光刻机，并不代表大规模制造时，不需要光刻机。

按照当前芯片制造的模式来看，所有大规模量产的芯片，都是通过光刻的方式，将电路图刻到硅片上面去的，而石墨烯本身只是材料的不同，其模式、流程其实还是一致的。

如果要绕开光刻机，可能要对整个芯片产业链重塑或者重构，这可能远比绕开光刻机更难，所以别想着用另外一种芯片材料来绕开EUV光刻机，这可能比研发出EUV光刻机更不现实，所以还是老老实实的研发，别老想弯道超车或换道超车，你觉得呢？

有了石墨烯芯片，中国就可以不要光刻机了？

石墨烯虽然带来了好消息，却也引发了不小的争议…

用石墨烯实现芯片弯道超车，恐怕不易

2020 年 10 月，在上海举行的国际石墨烯创新大会上，国产 8 英寸石墨烯晶圆正式亮相。

不同于目前的硅基晶圆，该晶圆是由碳元素为基底构成的晶圆，一旦投入量产，这种晶圆就可以用于生产全新材质的芯片。当时也有人预测，石墨烯芯片或许会改写全球芯片发展的轨迹。

对于中国来说，石墨烯芯片的意义更加重要。

制造是国产芯片一直以来的一块心病。自从被美国商务部添加到贸易实体名单之后，国内不少企业失去了能够代工芯片的合作伙伴，随着美国在芯片领域的对华政策一再收紧，中国芯片制造掣肘的情况日趋严重。

对于硅基晶圆的制造来说，光刻机必不可少，但是全球光刻机市场已经主要被美国操控；另一方面，光刻机工艺复杂，由 5 万个零件组成，核心组件的供应链仍然被美国垄断。

在这种情况下，中国如何能够在光刻机上打破限制成为了国产芯片发展的重要一环。

而石墨烯的出现带来了新的希望：在制造方面，中国可以获得自主权；在性能方面，目前已知石墨烯材料比硅基器件在速度、功耗等方面都有优势，我国若利用石墨烯在芯片上实现弯道超车，效果也是可期的。

虽然整体乐观，可问题同样存在。石墨烯材料在

万物皆可石墨烯？中科院院士怒怼：炒作大于实际！

除了芯片，石墨烯最近的另一项进展也引发了巨大讨论。

2021 年初举办的某电动车论坛上，中国科学院院士欧阳明高公开表示：

“ 如果有人告诉你，这车能跑 1000 公里，几分钟充满电，还安全，成本又很低。以目前的技术来讲，他一定是骗子。”

而就在该论坛举办前不久，汽车制造商广汽埃安发布了一张全新电池科技的海报，其中就包含了上述字眼，更是提到了石墨烯材料：

此事也在网上引发讨论，对于“石墨烯电池”的质疑声渐渐多了起来。广汽也很快进行了回应：

“欧阳明高院士的意思是又要快充、还要续航长、还要便宜，不现实。1000 公里我们也可以 8 分钟充满，但是要同时配套相应的充电桩。今年广汽 1000 公里续航（车型）肯定要推出，快充（车型）也肯定要推出。但技术和推广是两个逻辑。”

作为近年来热度比较高的新兴科技概念，“石墨烯”三个字多次出现在科技公司的宣传广告里。早在 2016 年，就有车企尝试过将“石墨烯电池”用于电动车，可是由于成本及技术限制，这一想法最终作罢。

在广汽石墨烯电池事件发生后不久，有专家指出：目前并不存在真正意义上的“石墨烯电池”，也没有任何一家电池企业提出过这一概念，而“石墨烯电池”目前也并没有行业标准，因此，广汽的这一产品仍然是宣传概念为主。

除了石墨烯电池，在网上随便一搜就可以看到更多奇奇怪怪的“石墨烯产品”：石墨烯内衣裤、石墨烯面膜等等。可以这么说，正如前些年“纳米”概念盛行的时候，任何产品前面加上这两个字，价格就会翻个几倍，最近网络上的“石墨烯产品”基本上也都是如此。

但是，这并不意味着石墨烯就完全没有了研究前景。

中国在石墨烯研究上也具有独特的优势，从生产角度看，作为石墨烯生产原料的石墨，在我国储能丰富，价格相对低廉。

如前文所述，石墨和石墨烯有关的材料可以广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。

研究者们致力于在不同领域尝试不同方法以求制备高质量、大面积石墨烯材料。并通过对石墨烯制备工艺的不断优化和改进，降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用，并逐步走向产业化。

总的来说，石墨烯产业化还处于初期阶段，一些应用还不足以体现出石墨烯的多种“理想”性能，而世界上很多科研人员正在探索“杀手锏级”的应用，未来在检测及认证方面需要面对太多挑战，有待在手段及方法上不断创新。

参考链接：

https://baike.baidu.com/item/石墨烯/4458070

https://new.qq.com/omn/20210126/20210126A006H900.html

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1689824738347606722

延伸阅读：

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