第518章 能同時完美兼容碳基芯片與量子芯片的逆天材料！
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芯片晶體管結構中柵極的線寬，僅夠兩個矽原子並列，三個都擠不下。
從當前的理論來看，1nm芯片已是矽基芯片的理論極限了，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，就是電子會從一個晶體管無法控製地跑向另一個晶體管，使得晶體管的“0”和“1”狀態混亂起來，導致該晶體管失效，芯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幾率出現了，隻是通過特殊的新結構（如“Fi”和“GAA”）來解決罷了，但這樣的結果就功耗加大，芯片發熱量增加。
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與叁星在不久前就聲稱研究出了所謂的“VTFET技術”，即“垂直傳輸場效應晶體管技術”，以垂直方式堆疊晶體管，讓芯片的電流以垂直的方式進行流通，以此減少量子隧穿效應，進而將矽基芯片的製藝推進到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芯片都無法解決1nm芯片的量子隧穿效應，秦克對這份S級知識充滿了興奮，他很想看看係統的知識裏，是如何解決這個量子層麵的難題。
而這篇《一種適用於1nm芯片的全新型碳晶複合納米材料製作全流程》裏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猜個大概。
他越看越是精神振奮。
係統這份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。
碳基芯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芯片。
當科學家們發現矽基芯片已幾乎將“摩爾定律”折騰到失效了，就開始從芯片材料上著手，嚐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晶體管。
夏國在這方麵彎道超車，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《基於冷源晶體管物理機製的亞60器件模擬研究》，裏麵提及到的就是“迪拉克冷源晶體管”也是屬於碳納米管場效應晶體管材料之一。
但包括夏國在內，這些碳基材料技術大多數並不成熟，隻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芯片難很多。
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隻有99.99%，而想要碳基芯片性能穩定，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芯片的合格碳納米管。
碳基芯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級知識裏的碳晶複合納米材料，是以石墨烯加上镓、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，使得遊離的碳原子特別少，製造出來碳晶複合納米材料本身的純度就能達到9個9，遠遠超過碳基芯片性能穩定要求的99.9999%，不需要二次提純。
而且酷似結晶的完美三維立體結構，裏麵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地相互吸收，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。