石墨烯晶圆的用途

石墨烯晶圆的用途？

传统的晶圆是芯片生产中使用的硅晶片，主要原材料是沙子，沙子被提炼之后形成超高纯度的多晶硅，然后通过熔炼、加入籽晶等方式后被拉成单晶硅锭，最后再通过打磨、切割后形成晶圆；芯片中的上百亿颗晶体管就是在上面通过溶解、刻蚀的一系列先进的生产工艺后制作而成的，目前国内主要使用的晶圆大小一般为8寸和12寸。

石墨烯晶圆的制作方法有所不同，其采用是通过在衬底上制备石墨烯的方法，将半导体或绝缘材料作为衬底，用来支撑晶圆上的器件，并且保证他们互不导通。目前生产技术比较成熟的是在Cu、Cu/Ni等金属衬底上生产石墨烯的工艺，该工艺均可以得到结晶质量好的满单层石墨烯。当然，由于金属上生长的石墨烯在进行后续的应用中不可避免的需要将其从金属衬底转移到目标衬底，在此过程中会带来破损、褶皱、界面污染、金属残留等问题，而在非金属基绝缘晶圆衬底表面直接生长石墨烯，可以得到覆盖度100%、无需转移、无金属残留的石墨烯晶圆，产品的良率更高。

就石墨烯在晶圆领域的应用而言，中国已经取得了较大的领先优势。如果中国的科研工作者继续在该领域加把力，那么我相信应该很快就可以通过这样的方式来避开光刻机技术的不足。通过大力的研发石墨烯基的芯片，从而代替原有的碳基芯片。

我们目前使用的碳基芯片，都是以纳米为尺寸单位的，而最新石墨烯晶圆达到八英寸，实在是大太多了。却是，现在想要直接使用石墨烯晶圆制造芯片，还存在很大的技术难题，但是由于石墨烯优越的性能，他已经被认为是最佳的取代碳基芯片的材料。因为碳基材料的出现改变了材料世界的格局，碳材料拥有其他材料没有的优良的物理特性引起了广泛关注，C60（富勒稀）和CNT（碳纳米管）就是典型的例子，石墨烯的发现更丰富了碳基材料的家族。

2020年10月份，中科院就自主研发完成了8英寸石墨烯晶圆。不管是性能或者是尺寸，都处国际顶尖水准。

碳元素稳定、易导电、耐高温，易于成型和机械加工的特性，决定了碳基芯片的制造完全可绕开复杂的EUV光刻设备，石墨烯晶圆这一物质实现碳基芯片的量产，一旦实现这个目标，中国就能在芯片领域获得全新的地位。