由于硅芯片的物理限制,近年来有关摩尔定律即将走到尽头的说法不断涌现。可替代硅制造下一代处理器芯片的材料有不少,石墨烯就是其中的一种。美国宾夕法尼亚州立大学日前宣布,他们已经成功制成了100mm(4英寸)的纯石墨烯晶圆。
石墨烯(Graphene)是石墨的一种特殊存在形式,呈二维结构,由蜂窝状的单层碳原子组成,因此又被称为单层石墨,已成流行词汇的“碳纳米管”实际上也可被视为是滚成桶状的石墨烯。石墨烯拥有独特的物理、化学和结构特性,尤其值得关注的是,电子可在石墨烯结构中以1/300光速的超高速度运行,因此被视为制造下一代芯片的理想材料。使用石墨烯制造的处理器频率有望达到1THz以上,是目前硅芯片的100到1000倍。
之前全世界最大的石墨烯晶圆为50mm,宾夕法尼亚州立大学造出的这块100mm石墨烯晶圆为全球最大。制造中,他们使用了硅升华技术,去除了碳化硅晶圆中所有的硅,仅留下碳原子组成的石墨烯结构。
该晶圆中包含的是石墨烯组成的场效应管元件,研究人员近期就会对其性能进行测试。下一步,他们还计划改进结构,提升电子在石墨烯中的运行速度,已接近1/300光速的理论极限。