第240章 國內外的碳基晶元進展

  所謂的化學製備，以最通俗的方法可以理解為它們是在各種特殊溶液裡面「泡」出來的。


  而以單鏈DNA為工具實現的排列組合，也可以簡單地理解為在要放碳納米管的地方放出一根1號「繩子」，再給碳納米管也拴上一根對應的2號「繩子」。


  這兩根繩子是互補的關係，可以互相連接，所以2號繩子會把碳納米管跟1號「繩子」拴在一起，這樣碳納米管自然也就可以如願落到對應的位置上了。


  而通過調整這些「繩子」，還可以把碳納米管排列成各種各樣的形狀，就好像可以用一根繩子把一個人捆成不同的姿勢進行PLAY……


  或者跟捆木柴一樣，只要繩子足夠，木柴想怎麼捆就怎麼捆。


  不過這是系統裡面的做法。


  現實中碳基晶元批量製備的前提是實現超高半導體純度、順排、高密度、大面積均勻的碳納米管陣列薄膜。


  只有滿足上面幾個要求，才有可能批量化生產碳基晶元。


  而想要復刻系統裡面的綠洲1號，還需要在這個實現的基礎上持續發展足夠的時間才有可能。


  陳神翻開王倩送過來的資料，這裡面除了最基礎的學習資料以外，還有著國內外最新的研究資料，以及對應的實驗數據。


  這些實驗數據裡面，就數國內的最為詳盡，可以說是完完全全，毫無保留地把實驗產生的所有有效數據都送到了他的面前。


  這個給了陳神極大的方便。


  因為這次的情況特殊，碳基晶元在國內已經有大學在進行研究，而且已經取得了不俗的成果，充分證明了他們的實力。


  所以陳神不打算在基地裡面額外為自己設一個晶元實驗室了，畢竟圓明園職業技術學院那邊已經有了，他這邊再增加一個完全就是浪費。


  而且等待實驗室和團隊搭建的過程，還會浪費他的時間，同時也分散了主要的研究力量，造成研究資源的浪費。


  與其這樣，還不如直接跟圓明園職業學院那邊共享一個實驗室算了。


  相關的實驗都可以由他來遠程指揮。


  而且在一些細節領域，圓明園職院的團隊也必定比他要專業，也可以給他更多的幫助。


  通過手上的資料和數據，陳神很快就明白了當前國內外碳基晶元發展的情況。


  目前，世界上碳基晶元的主要玩家就是國內和大洋彼岸，其他國家和地區還在攢入門的門票錢。


  而在國內和國外兩個玩家裡面，雙方走的路線又是不一樣的。


  其中對面更在乎碳基晶元與現有硅基晶元工藝的兼容性問題，他們使用目前標準的EDA晶元設計軟體，利用硅基晶元兼容的材料和工藝製備碳基晶元。


  目前已經製作出一個由14000個碳基晶體管組成的集成電路，並且運行成功，不過性能只達到了硅基晶元30年前的技術水平。


  這種技術最大的亮點在於，它是在一條商業硅基線上做的，它可以更快的實現產業應用，之前雄厚的硅基晶元製造實力已經給他們打下了好得不能再好的基礎。


  不過就算如此，這種碳基晶元想要真正達到工業化生產，投入市場使用的地步，也還有著很長的路要走。


  與國外團隊相對比，國內的圓明園職院團隊走的則是另一條創新的路子。


  他們從碳管製造，組裝工藝和元器件結構等方面入手，創造性地研發出一套高性能碳管COMS器件的無摻雜製造方法。


  最近更是取得了突破性的進展，首次製造出了5nm柵極碳納米管CMOS器件，它的工作速度2倍於牙膏廠最新的商用硅晶體管，能耗卻只有其的1/4，這表明了在10nm以下碳納米管CMOS器件比硅基CMOS器件具有明顯的性能優勢。


  而且圓明園職院的團隊在高性能碳基晶體管和高質量碳納米管材料方面，對國外的團隊具有明顯的領先優勢。


  另外，與國外的技術路線相比，國內的碳基晶元在生產工藝上也有很大的不同。


  國內目前的碳基晶元或者說集成電路的預計製備流程還十分初級和原始，完善的空間還很大，大概是這樣的：

  第一步是把碳納米管提純到99.9999%，俗稱6個9的純度之後，得到半導體碳納米管，只有這個純度或者以上的碳納米管才有可能用於集成電路。


  第二步則是要在晶圓上面亮度地排列碳納米管。


  這一步國內使用的方法是維度限制自組裝方法，先是把上一步提純出來的碳納米管分散在三氯乙烷里，隨後再在分散液上滴上丁烯二醇，丁烯二醇會在三氯乙烷表面形成一個不互融的薄層。由於上一步提純步驟在碳納米管表面包裹了一層高分子，所以碳納米管會在丁烯二醇和三氯乙烷的界面上平行排列。


  這時再把豎插在溶液中的晶圓緩緩垂直拉起，液體的表面張力會把這些碳納米管平行地拉到晶圓上面，一微米的空間裡面，甚至能夠放下多達二百根碳納米管。


  接下來再給碳納米管兩邊增加源漏電極和門電極，把它真正變成一個晶體管，這些都需要用到光刻技術這些微加工技術。


  可領！


  是的，目前的碳基晶元還是一樣需要使用光刻及電子束刻蝕等技術，才能得到納米級的電子圖形。


  並沒有一些人想象的那麼輕鬆，換了一種材料就可以甩開一切束縛。


  因為這種微觀層面的加工能力是晶元所必須的。


  哪怕不用光刻機，也會有暗刻機、明刻機……


  陳神對此也早有心理準備，不過他還是希望能夠找出一種不需要光刻機的工藝。


  畢竟納米圖形的加工能力也不是只有光刻機才擁有的。


  他如果等待國內光刻機研發的話，那完全就是浪費了他手上的碳基晶元技術。


  看完這些數據，繼續往下翻，很快就讓他發現了一篇不一樣的論文。


  《DNA定向納米製備高性能碳納米管場效應晶體管》


  這同樣是圓明園職院的一位教授所發表的論文。


  這篇論文以DNA模板法製備的平行碳納米管陣列作為模型系統，開發了一種先固定后沖洗的方法，將基於碳納米管陣列的效應晶體管關鍵傳輸性能指標提高了10倍以上。


  說人話，就是在高性能電子和生物分子自組裝的界面上，這種方法可以用可伸縮的DNA生物模板來製作納米級的電子圖形。


  也就是說，不需要光刻機！