石墨烯與微處理器結合，比傳統矽材料好在哪？

石墨烯與(yu) 微處理器結合，比傳(chuan) 統矽材料好在哪？

微處理器，是當代電子工業(ye) 的核心器件。無論是智能手表、智能手機、智能家電等消費電子產(chan) 品，還是超級計算機、汽車引擎控製、數控機床、導彈精確製導等都高精尖技術產(chan) 品，都離不開微處理器的作用。

微處理器，一般由一片或幾片大規模集成電路組成，能讀取和執行指令，與(yu) 外界存儲(chu) 器和邏輯部件交換數據，是微型計算機的核心運算控製部分。

如今，微處理器製造所用的材料基本上全是矽。而矽材料的瓶頸如主要有以下兩(liang) 方麵：一是性能瓶頸，現在矽材料的半導體(ti) 芯片，性能增速放緩，且接近物理極限。二是不具有柔性，矽材料無法應用於(yu) 柔性電子領域。

二維材料是指電子僅(jin) 可在兩(liang) 個(ge) 維度的非納米尺度（1-100nm）上自由運動（平麵運動）的材料，例如石墨烯、氮化硼、過渡族金屬化合物（二硫化鉬、二硫化鎢、二硒化鎢）、黑磷等等。

二維材料，一般由一層或者幾層原子組成，我們(men) 之前重點關(guan) 注的石墨烯就是一種著名的二維材料。除此以外，和石墨烯類似的一些材料，例如過渡性金屬雙硫屬化合物也屬於(yu) 二維材料，它們(men) 不僅(jin) 尺寸小、輕薄、柔軟，最重要是具有優(you) 秀的半導體(ti) 特性，十分適用於(yu) 柔性電子設備。

維也納技術大學光子研究所的 Thomas Mueller 博士一直致力於(yu) 二維材料的研究，他認為(wei) 二維材料是未來製造微處理器和其它集成電路的理想候選材料。而二硫化鉬（MoS2），由鉬原子和硫原子組成，隻有三個(ge) 原子的厚度，就是這樣一種二維材料。

所以，他領導維也納技術大學的科研團隊和歐盟石墨烯旗艦項目的科研人員合作，製造出了一種由二維材料二硫化鉬MoS2組成的晶體(ti) 管。115個(ge) 這樣的晶體(ti) 管構成了一種新型微處理器。目前，這種微處理器能夠進行一比特的邏輯運算，而未來有望拓展至多比特運算。

MoS2的薄度意味著晶體(ti) 管具有高響應性。 Mueller說：“原則上，為(wei) 晶體(ti) 管提供薄材料是有利的。材料越薄，晶體(ti) 管通道的靜電控製越好，功耗越小。

目前為(wei) 止，MoS2微處理器是由二維材料製成的最先進的電路之一。運行簡單程序的測試表明，該微處理器具有優(you) 秀的信號質量，和較低的功耗，並且獲取正確的運算結果。

這種超薄的MoS2 晶體(ti) 管尺寸很小，而且具有柔性，有利於(yu) 製造成柔性電子設備，例如可穿戴設備和智能硬件等等，廣泛應用於(yu) 物聯網領域。

對此，Thomas Mueller 博士認為(wei) ：“總體(ti) 來說，成為(wei) 一種柔材料將會(hui) 帶來新型應用。其中一個(ge) 可能是將這些處理器電路和由MoS2製成的光線發射器相結合，從(cong) 而製造出柔性顯示設備和電子紙張，或者將它們(men) 集成進智能傳(chuan) 感器的邏輯電路中。”

現代的微處理器，一般由矽製成，它們(men) 在單顆芯片上具有幾百萬(wan) 個(ge) 晶體(ti) 管，所以說這種由MoS2 製成的隻有115個(ge) 晶體(ti) 管的設備，顯得十分簡單。但是，Mueller 博士研究小組中的博士研究生 Stefan Wachter 認為(wei) ：“盡管，這和目前基於(yu) 矽的工業(ye) 標準相比來說，顯得很遜色。但是它成為(wei) 這個(ge) 領域研究中的一項重要突破。現在我們(men) 已經有了概念驗證，原則上，沒有理由看不到未來的進展。”

這個(ge) 芯片隻是展示了這項新技術的早期成果，我們(men) 可以相信未來它會(hui) 具有更大的成果。對於(yu) 團隊下一步的計劃，Mueller 解釋說：“我們(men) 的目標是實現更大的電路，可以利用有用的操作完成更多的任務。我們(men) 想要在更小尺寸的單個(ge) 芯片上，完成完整的八比特設計，或者更多的比特。”但是由於(yu) 設計和製造，這個(ge) 目標將麵臨(lin) 挑戰，所以Stefan Wachter 說：“增加更多的比特，當然會(hui) 使得每件事都會(hui) 變得更加複雜。例如，增加僅(jin) 僅(jin) 一個(ge) 比特，就會(hui) 將電路的複雜性增加兩(liang) 倍。”

未來展望：
二維材料例如二硫化鉬，雖然有望成為(wei) 矽的替代品。但是，對於(yu) 製造更加複雜的電路來說，這些電路需要幾千甚至幾百萬(wan) 個(ge) 晶體(ti) 管，暫時還無法依靠這項新技術。畢竟，生產(chan) 二維材料以及進一步處理二維材料的工藝，目前仍然處於(yu) 初級階段。所以，目前它隻是一種對於(yu) 矽半導體(ti) 技術的補充性技術。

對此，Mueller博士解釋道：“我們(men) 的電路或多或少是在實驗室中用手工做成的，這樣複雜的設計顯然超出了我們(men) 的能力範圍。每個(ge) 晶體(ti) 管必須按照計劃運行，以使得處理器能夠作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) 來工作。”另外，未來提高多級設計工藝，將是開發 MoS2 微處理器的高產(chan) 量生產(chan) 方案的重要一步。因為(wei) 在所有因素中，傳(chuan) 輸大區域、雙層MoS2到晶圓上，會(hui) 帶來很高的失敗率。所以，維也納技術大學的Dmitry Polyushkin 認為(wei) ：“我們(men) 的方案在於(yu) 將工藝提高到一個(ge) 點，我們(men) 可以通過幾萬(wan) 個(ge) 晶體(ti) 管，可靠地生產(chan) 芯片。例如，直接在芯片上生長，這將會(hui) 避免轉移過程。這樣可以帶來更高的產(chan) 量，讓我們(men) 可以生產(chan) 更加複雜的電路。”

研究人員認為(wei) ，未來幾年，這項技術將會(hui) 有各種各樣新的工業(ye) 應用，柔性電子便是一個(ge) 例子，例如醫療傳(chuan) 感器和柔性顯示器。因為(wei) ，二維材料相比於(yu) 傳(chuan) 統的矽材料，具有更強的機械柔性。

本文出自百度贴吧雷竞技官網：https://www.jjswasset.com 權威發布，    百度贴吧雷竞技是一家集銷售、應用開發，產(chan) 品加工的石墨專(zhuan) 業(ye) 廠家，專(zhuan) 門為(wei) 模具行業(ye) 、機械行業(ye) 、真空熱處理爐、電子半導體(ti) 及太陽能光伏產(chan) 業(ye) 等提供石墨材料、石墨電極和相關(guan) 的登录雷竞技app页面，歡迎致電13549365158更多關(guan) 於(yu) 登录雷竞技app页面方麵信息，可回本網站產(chan) 品頁麵詳細了解點擊：登录雷竞技app页面  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體(ti)  石墨熱場 真空爐登录雷竞技app页面 電子石墨模具