尽管当下芯片的存储功能“无限”强大,但人类一直追求极限突破,近日有研究表明,石墨烯技术可使芯片的速率提升百万倍,这无论对于科技研发还是对于我们的生活体验都有着无法比拟的作用。
石墨烯技术优点颇多,未来或成芯片主要材料
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它的厚度只相当于一个碳原子。可以说,石墨烯是世界上最薄却最坚硬的材料,也是世界上电阻率最小的材料。由于以上特性,石墨烯成为了一种良好的导体,能够用来制作光板、太阳能电池及透明触控屏幕等具有高科技含量的产品。还能减少噪音,进行电子基因测序等。
众所周知,传统芯片的原材料主要是硅。但是,石墨烯比硅要好用得多。用硅制造的芯片,结构是单层的,它们之间靠线来连接。这样的芯片在传输数据流大、距离远的数据时,往往会耗费较多的资源,而且时常发生堵塞。
石墨烯则与之不同,它是六角型的、呈蜂巢晶格式的平面薄膜,传导性极佳。因此能够做到快速传输数据,提升芯片速率。
此外,硅基材料芯片的主频与发热量成正比,而主频又是芯片性能重要的衡量标准之一。因此,许多芯片厂商为了控制发热问题都会采取一些降频措施。
如果将石墨烯材料运用在芯片制造中,效果则会好得多。
与硅基材料相比,石墨烯的载流子迁移率在室温之下能够达到硅的10倍以上,在实验室环境下则可以达到100倍,同时饱和速度可达硅的5倍。由于石墨烯良好的导热性,理论上能够使芯片主频达到300GHz,并且功耗低于硅基芯片。
不过,石墨烯技术也存在着一些局限性:
第一,石墨烯的成本极高。
石墨烯的最高价格达到了5000元/克,在业内有“黑金”之称。因此,一般的企业在资金方面无法进行研发,这也是为何石墨烯技术的玩家基本上都是三星、IBM、英特尔等巨头的重要原因。
第二,石墨烯技术存在局限性。
石墨烯的生长是有严格的控制条件的,必须在绝缘衬底上定位,才能生长出所需管径大小的半导体石墨烯。但是对石墨烯的生长进行严格控制的条件目前尚无法实现。
第三,无法实现大规模应用。
由于成本极高和技术上的局限性,石墨烯的生产仍处于实验研究阶段,并未在商业用途方面实现大规模量产。与之相比,硅基材料在成本和稳定性方面仍存在优势。
随着移动端的发展,PC端逐渐没落。如果能够开发出速度更快的芯片,将使更快的计算能力变为现实。这不仅能够推动芯片行业的进步,还能够推动人工智能和认知计算的发展。尽管目前石墨烯技术仍存在短板,但是在未来,这项技术或许会为芯片及相关行业带来一场革命性的改变。
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