中科院又一项手艺迎来冲破，芯片业或迎变化，比尔盖茨说对了？ -

比尔盖茨在自大美对华为出手以后曾经说过：“不卖给中国芯片，就意味着美国将失去一批高薪工作，并促使中国加速芯片自给自足。

这样的担忧不是没有道理的，从地下英特尔、高通、微软等国际企业的抱怨声中不难看出，他们的收益已经出现了巨大的空缺，并且确实我国在2020年取得了芯片领域的诸多突破。

里程碑：中科院成功制备出石墨烯晶圆

这里不得不提一下中科院成功制备出的8寸石墨烯晶圆，当然重点看的不是芯片大小，而是芯片的材料，这是几十年来头一次的突破，具有里程碑意义。

首先普及一个常识：芯片是从晶圆上切割下来的，所以芯片制造又叫晶圆加工，像台积电这样的芯片巨头也叫晶圆代工厂，晶圆越大，能切割的芯片就越多。

之所以说石墨烯晶圆的出现具有里程碑意义，是因为当前主流的芯片都是硅基晶圆切割而成，这一材料从上世纪六七十年代沿用至今。

并且早在20年前就已经到达了材料极限，只是因为晶圆加工技艺与晶圆加工设备的不断更新才走到了5nm的时代。

关于硅基芯片到达材料极限的问题，我们还得从基本的理论知识入手，因为专业术语比较复杂，科学市场也比较多，我就简化成了一个个容易理解的比喻。

芯片从20nm到3nm：电路阻隔变小

芯片的另外一个知识在于10nm、7nm、5nm是芯片越做越小了吗？当然不是这样子，如果芯片越做越小，晶体管还越来越多的话，那为什么还要把芯片做小呢？

芯片本质上是一种集成电路，我们可以把10nm、7nm、5nm理解成一层薄膜，他对集成电路的运作有着不小的阻碍作用。

芯片进化的过程其实就是将这一层薄膜不断变薄的过程，薄膜变薄以后，就有了更多的空间来装晶体管，比如同样的5nm芯片，麒麟9000有153亿的晶体管，而Apple M1有170亿的晶体管。

芯片材料到达极限：跑鞋也得看人

理论上晶体管数量越多，芯片的运作也就更快，并且在阻隔减小以后，对于功耗、节能上的提升也是非常的明显，对芯片有百利而无一害。

但是硅基芯片就是硅基芯片，始终没有变过，就像一双从未经过改造的鞋子，始终有跑坏的时候，这里就是一个材料极限的问题。

如果把芯片比作跑鞋，那么每一次晶圆加工技术的进步，代表着穿这双鞋的人一个比一个跑得快，以前是幼儿园的学生穿，后来是高中生穿，现在是省排名第一的人穿。

鞋子能承受多大的速度与摩擦，小孩子可能要穿5年才能磨坏，对于奥运冠军来说，一天的训练可能就得换三四双，这就是芯片材料的极限。

现在硅基芯片的现状就好比奥运冠军还穿着60年以前的跑鞋在跑步，极限已经来临，这也是石墨烯晶圆出现的里程碑意义所在。

石墨烯晶圆带来的国产芯片希望

以石墨烯晶圆铸造的碳基芯片，在性能上要高于硅基芯片10倍不止，据媒体报道，90nm的碳基芯片已经堪比28nm的硅基芯片，甚至在功耗上要远远低于硅基芯片。

人们猜测，28nm的碳基芯片就已经能媲美现在的5nm芯片，甚至3nm芯片，这得益于石墨烯晶圆远超硅基晶圆的材料性能。

如果真如他们猜测的那样，其实现在我国就已经掌握了28nm晶圆加工的技术，只要将碳基芯片与硅基芯片进行一个转换，不用国外的光刻机，我们也能做出最先进的芯片。

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