告別硅芯片，邁入碳芯片時(shí)代

下一代的半導(dǎo)體組件可能是利用碳而非硅材料，美國(guó)賓州大學(xué)的研究人員聲稱，已成功制造出可生產(chǎn)純碳半導(dǎo)體組件的4寸(100mm)石墨烯(graphene)晶圓。

賓州大學(xué)光電材料中心(EOC)的研究人員指出，他們所開發(fā)的制程能生產(chǎn)出速度比硅芯片快100~1,000倍的石墨烯芯片，此外也能用以制造敏感度更高的傳感器、電子組件、顯示器、太陽能電池與氫(hydrogen)儲(chǔ)存設(shè)備。

石墨烯是碳的結(jié)晶型，會(huì)自組裝(self-assembles)為適合制作電子組件的二維六角數(shù)組(hexagonal arrays)；但可惜的是，若利用傳統(tǒng)的沉積技術(shù)將碳長(zhǎng)成1寸以上的薄片(sheet)時(shí)，該種材料又會(huì)變質(zhì)成不規(guī)則的石墨烯結(jié)構(gòu)。

而賓州大學(xué)EOC的研究人員David Snyder與Randy Cavalero則表示，他們用一種稱為硅升華(silicon sublimation)的方法解決了以上問題；這種方法是以加熱的方式，將碳化硅(silicon carbide)晶圓片上的硅去除，留下純石墨烯。

4寸石墨烯晶圓可包含約7萬5,000顆組件以及測(cè)試結(jié)構(gòu)；右上方的小圖是每顆芯片的放大

該研究團(tuán)隊(duì)的技術(shù)利用了氣相傳導(dǎo)爐(vapor transport furnace)，激化硅從晶圓片的表面遷移，留下1~2個(gè)原子厚度的石墨烯薄膜；雖然過去也有人嘗試過以硅升華方法來制造石墨烯，但EOC是第一個(gè)利用該制程生產(chǎn)出4寸晶圓片的團(tuán)隊(duì)。

贊助上述研究的美國(guó)海軍水面作戰(zhàn)中心(Naval Surface Warfare Center)，正與EOC研究人員合作開發(fā)超高頻RF晶體管；EOC材料科學(xué)家Joshua Robinson已經(jīng)利用石墨烯制作出該組件的初期原型，接下來研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是制造速度比硅晶體管快一百倍的石墨烯晶體管。

EOC還有另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)則正試圖改善非升華技術(shù)，以制作出8寸石墨烯晶圓片，也就是目前大多數(shù)硅晶圓廠設(shè)備所支持的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。