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商业周刊钻石芯片即将取代硅材料芯片

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来源: 作者: 2019-05-16 23:09:56

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商业周刊:钻石芯片即将取代硅材料芯片?2002/9/9来源:分享《商业周刊》科技版9月6日刊登文章指出:欧洲科学家最近找到了一种制造超纯钻石薄膜的新方法,有了这种方法,人们就可能生产出体积更小、冷却度更高、性能更优的微电路器--钻石芯片。从理论上来说,钻石芯片是完全可对芯片制造商来讲,钻石是非常吊他们胃口的一种材料。从理论上讲,钻石是制造多种微电路器的理想材料。因为它既包含有硅的一些主要属性,又具有镓化砷、硅化锗等人们不太常见的半导体的属性。这些不太常见的半导体被人们称为“混合半导体(compoundsemiconductor)”,它们比普通硅具有更加不可比拟的优越性能。例如,安装在人造卫星上的“混合半导体”必须能够经受住阳光的强烈辐射,电信系统中的某些“混合半导体”则要在非常高频率的条件下工作,它们的工作频率经常在10000兆赫以上。

既然发现钻石具有那么良好的性能,人们就希望利用钻石来替换普通的硅来制造芯片。人们研究制造人工合成钻石薄膜已有几年历史了,但有一个问题始终困扰着钻石薄膜研制人员,这就是钻石薄膜的纯度问题。大家知道,硅是人类已知的纯度最高的材料,它的纯度可达到99.%,即11个9。任何一种纯度低于9个9的材料都不适合制造芯片,这种情况即使在过去也是如此。由高压碳制成的钻石薄膜直到今天才接近9个9的纯度。

9月6日出版的一期《科学(Science)》杂志报导称,瑞典ABB团体与英国DeBeers工业钻石公司研究人员联合发现了一种生产超纯度钻石薄膜的新方法,它利用改进的化学蒸汽作用(CVD)方式人工合成钻石薄膜。这是一种将气体浓缩成薄薄一层固体膜状物的新方法。芯片生产商在制造芯片的时候,常常利用CVD方式制造出厚度极小的硅膜和二氧化硅,它们的厚度只有一根头发丝粗细。

英国剑桥大学(CambridgeUniversity)电力工程教授、为《科学》杂志撰写评论的吉亨阿马拉通加(aratunga)指出,实验分析结果表明,利用改进的CVD技术制造出来的新型钻石薄膜所具有的属性给人留下了深入印象,这可能代表着人类半导体技术的一个“分水岭”。阿马拉通加强调说,ABBDeBeers联合生产的新材料所具有的电子属性甚至“超过了理论上的推断”。

例如,人造钻石内部正负电子的运动速度是“有史以来所测量出来的钻石中活动性最优的”。负电子在钻石中运动的速度比它们在硅化碳或镓化氮中运动的速度都要快很多。

领导ABB人员与DeBeers进行联合研究的物理学家、最近刚被瑞典乌普萨拉大学“挖”走的简伊斯伯格(JanIsberg)教授预言说,正是由于钻石薄膜具有上述得天独厚的优越属性,世界范围内很快就会掀起一场竞相生产钻石芯片的热潮。

阿马拉通加教授对“商业周刊”说,生产钻石薄膜技术的突破,将会在科学界产生意义深远的影响。从理论上讲,钻石芯片上的电子晶体管可以比硅材料芯片上的电子晶体管体积要小一些。但据估计,钻石芯片要真正取代硅材料芯片可能还要到2015年左右。

在2015年之前的一段较长时期内,钻石芯片可能会为人们提供一种解决晶体管散热量过量问题的答案。由于电子晶体管的体积越变越小,数量更多的电子晶体管可以同时插到同一块芯片上去,而这些为数众多的晶体管迅速产生的大量热量可能会致使芯片本身因无法承受而融化,因此,GDP两季连增 日本经济复苏迎关键时刻
如何有效散热正日益成为芯片工业界一个最热门的辣手问题。

阿马拉通加博士告诫说,生产钻石芯片“还只是一种设想”,但钻石确切是当今世界上性能最好的热导体。钻石芯片何时才能真正问世,我们只有耐心等待。

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