應對未來(lái)芯片危機：歐洲致力于石墨烯等二維材料研發(fā)

報道表示，芯片危機在最糟糕的時(shí)刻爆發(fā)了——第6波疫情、交通支出泡沫和各種不可預測的不幸（日本工廠(chǎng)火災、美國得克薩斯州風(fēng)暴等）匯集在一起，迫使芯片工廠(chǎng)紛紛關(guān)閉。

但實(shí)際上，報道認為這個(gè)問(wèn)題遲早會(huì )爆發(fā)，因為整個(gè)歐洲還沒(méi)有達到世界芯片產(chǎn)量的10%。那么，有解決的辦法嗎？有，但短期內無(wú)法實(shí)現——現在投資的任何東西都需要數年時(shí)間才能反映在工業(yè)生產(chǎn)中。歐洲正在拼命趕上制造芯片熱潮時(shí)錯過(guò)的那班車(chē)。

報道認為，更重要的是引領(lǐng)下一代集成電路技術(shù)，其中，石墨烯等具有驚人特性的材料已經(jīng)開(kāi)始從實(shí)驗室躍入日常生活，并將在其中發(fā)揮重要作用。歐盟已經(jīng)開(kāi)始致力于這項新技術(shù)的研發(fā)，但傳統的硅半導體在中期內仍將是必不可少的。

“現在要想替代硅非常困難”，西班牙阿拉貢納米科學(xué)與材料研究所的研究員勞爾·阿雷納爾坦言，“硅的性能良好。它是一種在純度方面可以控制得很好的材料，而且成本非常低。一旦將硅材料的這些優(yōu)點(diǎn)放在比較的天平上，硅就很難被擊敗。然而，幾十年來(lái)，人們一直在尋找硅的替代品，近年來(lái)更是如此，因為硅材料正在達到減小晶體管尺寸的物理極限?！?/span>

主要的替代方案之一是所謂的二維材料——即那些具有長(cháng)度和寬度、但厚度僅一兩個(gè)原子的材料，因此它們實(shí)際上幾乎沒(méi)有厚度。由碳原子的6邊形晶格組成的石墨烯材料是最受歡迎的。由這種材料制成的芯片有朝一日可能會(huì )取代硅芯片，但該設想在未來(lái)幾年內還難以實(shí)現，這方面仍有待進(jìn)一步研究。最重要的是，有必要確保這些未來(lái)材料能夠以可接受的成本進(jìn)行可靠的生產(chǎn)。

“歐洲在石墨烯研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)方面處于有利地位，而且正在采取正確的研發(fā)步驟，”西班牙石墨烯公司的科學(xué)總監阿馬婭·蘇魯圖薩說(shuō)。西班牙石墨烯公司是一家專(zhuān)門(mén)從事石墨烯材料研發(fā)的企業(yè)。事實(shí)上，歐盟在2013年投資了10億歐元，以推動(dòng)之后10年內的石墨烯技術(shù)發(fā)展。最近一年來(lái)，石墨烯材料的3條試驗生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)投入運行。蘇魯圖薩還稱(chēng)，“我們想表明石墨烯材料具有競爭優(yōu)勢，它可以在芯片內實(shí)現我們想要的目標，我們正走在正確的軌道上?！?/span>

情況并非總是如此，由于在歐洲生產(chǎn)芯片的成本更高，所有生產(chǎn)都被外包給了亞洲?！耙苍S這不是正確的策略，我們應該保留一個(gè)小生產(chǎn)基地，這樣才能供應本地的芯片需求，”蘇魯圖薩坦言，“我相信歐盟現在已經(jīng)意識到了當時(shí)采取的策略是不正確的，并且想要把這件事情做好。歐盟一直在為未來(lái)投資研發(fā)有前途的材料。從錯誤中吸取教訓是明智的。石墨烯可能將成為應對未來(lái)芯片危機的B計劃?！?/span>

在此之前，也許在未來(lái)5年內，石墨烯將推動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，例如生物醫學(xué)傳感器和夜視攝像頭等。此外，它很可能將成為下一代芯片的一部分——在這種情況下，石墨烯將增強硅的性能，而不是完全取代它。

“只用二維材料制造集成電路是可能的，事實(shí)上已經(jīng)有一些原型產(chǎn)品，但目前，它們與用現有硅技術(shù)生產(chǎn)的芯片在集成度、成本、可靠性和效率方面還相差甚遠，”西班牙格拉納達大學(xué)納米電子學(xué)、石墨烯和二維材料實(shí)驗室的負責人弗朗西斯科·加米斯指出。

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