比硅芯片快千百倍的碳芯片问世

具国外网站报道，下一代的半导体组件可能是利用碳而非硅材料。美国宾州大学的研究人员声称，已成功制造出可生产纯碳半导体组件的4寸(100mm)石墨烯(graphene)晶圆。

宾州大学光电材料中心(EOC)的研究人员指出，他们所开发的制程能生产出速度比硅芯片快100~1,000倍的石墨烯芯片，此外也能用以制造敏感度更高的传感器、电子组件、显示器、太阳能电池与氢(hydrogen)储存设备。

石墨烯是碳的结晶型，会自组装(self-assembles)为适合制作电子组件的二维六角数组(hexagonal arrays)；但可惜的是，若利用传统的沉积技术将碳长成1寸以上的薄片(sheet)时，该种材料又会变质成不规则的石墨烯结构。

而宾州大学EOC的研究人员David Snyder与Randy Cavalero则表示，他们用一种称为硅升华(silicon sublimation)的方法解决了以上问题；这种方法是以加热的方式，将碳化硅(silicon carbide)晶圆片上的硅去除，留下纯石墨烯。


4寸石墨烯晶圆可包含约7万5,000颗组件以及测试结构；右上方的小图是每颗芯片的放大

该研究团队的技术利用了气相传导炉(vapor transport furnace)，激化硅从晶圆片的表面迁移，留下1~2个原子厚度的石墨烯薄膜；虽然过去也有人尝试过以硅升华方法来制造石墨烯，但EOC是第一个利用该制程生产出4寸晶圆片的团队。

赞助上述研究的美国海军水面作战中心(Naval Surface Warfare Center)，正与EOC研究人员合作开发超高频RF晶体管；EOC材料科学家Joshua Robinson已经利用石墨烯制作出该组件的初期原型，接下来研究团队的目标是制造速度比硅晶体管快一百倍的石墨烯晶体管。

EOC还有另一个研究团队则正试图改善非升华技术，以制作出8寸石墨烯晶圆片，也就是目前大多数硅晶圆厂设备所支持的标准尺寸。