鉆石恒*,一顆永流傳。這幾日,華為申請公布的一項專利讓人倍兒關(guān)注——一項與哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合申請的專利《一種基于硅和金剛石的三維集成芯片的混合鍵合方法》,這金剛石,指的就是還未經(jīng)雕琢的鉆石原石。
為何選擇鉆石
金剛石具有極高的硬度和熱導(dǎo)率,這意味著鉆石芯片在承受高熱量和高壓力的環(huán)境中將具有更好的穩(wěn)定性和耐用性。此外,鉆石的晶格結(jié)構(gòu)使其具有較高的電子遷移率,有利于電子在芯片中的傳輸。
我們還要說了,芯片都要用鉆石做了,那不是得變得更金貴嗎?其實,鉆石可以在實驗室中更經(jīng)濟、更可持續(xù)地制造,鉆石芯片在通信、汽車電子和電力等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力,其性能和低能耗特點有望帶來更高的能源效率,使鉆石變?yōu)橐环N可行且重要的半導(dǎo)體替代品。雖然鉆石被冠以昂貴寶石之名,但它的本質(zhì)實際上就是碳,碳在自然界中的含量還是極為豐富的。并且人工鉆石可以在數(shù)周內(nèi)進行合成,大大降低碳排放,有助于環(huán)境保護。
作為一種具有優(yōu)異物理、化學(xué)性能的新型材料,金剛石在芯片制造領(lǐng)域具有巨大的潛力。不過就像我們打游戲一樣,作為六邊形戰(zhàn)士的金剛石也不是全無缺點。只要是自然界形成的礦石,那就有雜質(zhì),而雜質(zhì)高的金剛石是無法造芯片的。金剛石做成芯片,再到造成器件這個過程世界已經(jīng)研究了很多年,但目前很多實驗結(jié)果都局限于實驗室環(huán)境,很難使用在普通環(huán)境中。
發(fā)展,是為了……
華為這一手也表明了我國對金剛石芯片發(fā)展的注重,實際上這幾年來,美日也一直在推進金剛石芯片的產(chǎn)業(yè)化。美國的Akhan(全球*真正實現(xiàn)金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化的公司)、阿貢國家實驗室,日本的NTT、NIMS等,都投身于此?芍鲊荚谂ψプ∶恳稽c發(fā)展超越的可能性。
華為的鉆石芯片專利是指一種基于硅和金剛石的三維集成芯片的混合鍵合方法。這項專利涉及芯片制造技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種基于硅和金剛石的三維集成芯片;旌湘I合方法可以充分發(fā)揮金剛石半導(dǎo)體的優(yōu)勢,應(yīng)用于更高電壓、高頻率的場景。此外,金剛石芯片還具有廣闊的應(yīng)用空間,被認(rèn)為是第四代半導(dǎo)體技術(shù)關(guān)鍵材料,有望助力我國在半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車。
在華為申請專利的公開文獻中,他們解釋道:“金剛石半導(dǎo)體具有優(yōu)于其他半導(dǎo)體材料的出色特性,如高熱導(dǎo)率、寬禁帶、高載流子遷移率、高絕緣性、*的光學(xué)透過性、化學(xué)穩(wěn)定性與抗輻射性等,在熱沉、大功率、高頻器件、量子信息等領(lǐng)域都具有極大的應(yīng)用潛力,因此甚至可以被譽為*功率半導(dǎo)體!
華為這項專利的關(guān)鍵詞還可拆解為三項,即“硅基與金剛石基襯底材料”、“三維集成芯片”、“混合鍵合”。
·三維集成——將芯片一片疊一片蓋起高樓,精準(zhǔn)的疊高高以增強性能。
·混合鍵合——將一顆大芯片變成很多顆小芯片,再將小芯片粘合封裝,通過3D封裝技術(shù)進一步縮小芯片之間的誤差,使其連接的更加緊密。
毫無疑問,華為的技術(shù)與材料選擇在國際上是真正的“遙遙*”。鉆石作為芯片材料具有諸多優(yōu)勢,這使得它成為未來高端芯片和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。然而,要實現(xiàn)鉆石芯片的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用,仍需克服一些技術(shù)難題,如切割、封裝和制造工藝等。如果這些問題能夠得到解決,鉆石芯片*有望成為下一代半導(dǎo)體材料的代表。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和對材料性能要求的提升,金剛石材料將在更多特定場景中發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢,并為高端先進制造業(yè)和消費領(lǐng)域創(chuàng)造更多應(yīng)用空間。華為對鉆石芯片的研究不僅讓國內(nèi)芯片制造業(yè)看到了曙光,也幾乎讓培育的鉆石真正被賦予了“寶石”之名,股市飛升。從此以后鉆石不再只出現(xiàn)在幸福的新人指間,而是存在于生活方方面面的未來,似乎指日而待。
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