爱情公寓主题曲我的未来式是谁唱的_爱情公寓主题曲彩虹

大家好，我是讯享网，大家多多关注。

当前，世界正面临百年不遇的巨变。全球变暖和能源危机使人类的未来充满不确定性。作为能源消耗大户和碳排放的主要来源之一，芯片制造的环保问题引起了很多人的关注。

在传统芯片技术的支持下，芯片的性能已经接近极限。目前每前进一步，其综合性能只提升百分之几十，但所需资源巨大。

没有颠覆性的高能效芯片技术，人类的发展就会受到制约，我们数字经济和未来智能社会的发展就会变成一个空字。

芯片产业是全球合作的典范，需要各国发现问题，找到解决方案。近年来，中国在开发芯片技术的新思路方面不断取得突破。

近日，在2022泰源能源低碳发展论坛开幕式暨高峰论坛上，中国科学院院士、北京碳基集成电路研究院院长彭练矛发表了主题为“从自然到自然:可循环利用的高性能碳基芯片技术”的演讲。

“生产芯片的过程更加简单，大大降低了能源消耗和二氧化碳排放。因为碳基芯片是可降解的，所以它是从自然中来的。”彭练矛震惊了。

20年来，他带领团队研发出一整套碳基芯片技术，首次制备出栅长仅5纳米的碳纳米管晶体管，接近理论极限，实现了“0到1”的突破，为中国芯片的发展开辟了一条全新的“绿色”之路。

能耗挑战:“小芯片”遭遇“大危机”

全球经济进入“快车道”，5G时代即将到来，这对支持海量信息处理的芯片提出了更高的要求。深度学习、自动驾驶、智能终端等各种新兴产业的兴起，要求更快的芯片速度和更长的电池寿命，但在今天传统的芯片技术几乎处于停滞状态。

在传统工艺中，芯片制造一直以“硅”为主。

目前硅基芯片已经进入5nm时代，甚至正在向2nm和1nm探索，这意味着硅基芯片的性能接近物理极限。

随着晶体管的缩小，“摩尔定律”逐渐逼近极限，现有的硅基芯片已经进入发展的瓶颈期。首先，在技术方面，出现了量子隧道效应、原子掺杂涨落、功率耗散壁等现象。其次，在架构方面，出现了冯诺依曼架构的记忆墙现象。在晶体管原理方面，也出现了亚阈值摆幅的玻尔兹曼极限和工作电压的降低极限。

传统硅基芯片技术面临的另一个主要挑战是能耗。从芯片制造到芯片使用，消耗了大量的能源。

制造芯片需要3000多道工序，包括1000度以上的高温工序和高能离子注入工序等。，这些都消耗巨大的电能。

据统计，我国计算中心的耗电量相当于两个三峡大坝，总耗电量约占3%~4%。未来，计算能力需求的指数级增长将带来芯片能耗的激增，但人类能耗每年的增长约为2%~3%。据某权威国际委员会预测，2040年前芯片年耗电量将超过人类年平均能源供应量。彭练矛预言，芯片功耗将很快成为人类功耗的最大用户，如果我们按照目前的芯片技术，它将很快无法满足我们的需求。

碳基技术，打破芯片“天花板”

21世纪以来，寻找可以替代硅的芯片材料成为热门话题。启用新材料、开发新技术和采用新架构是从根本上解决芯片性能问题的方法。

2009年，国际半导体技术路线图委员会支持新兴器件/材料工作组(ERD/ERM)选择碳基纳米电子作为需要重点关注和投资的技术，以加速半导体电子产业的发展。

根据斯坦福的预测，三维碳芯片比二维硅芯片具有近1000倍的能效优势。而且DARPA项目也表明，采用3D近内存计算架构的90nm碳基芯片的能效将远远超过7nm硅基芯片。

总之，用碳纳米管制成的碳基芯片的综合性能可以比硅基集成电路提高数百倍，这已经成为学术界的共识。此外，碳基芯片可以大大缓解未来对能源的需求，间接缓解能源危机。

早在2000年，彭院士就带领研究团队从零开始探索用碳纳米管材料制备集成电路的方法。

2017年，彭院士带领团队首次制备出栅长5nm的碳纳米管晶体管，提速降耗成果显著。2017年8月，《人民日报》发表《中国‘芯’走出自强之路》，指出其“工作速度是英特尔最先进的14 nm商用硅晶体管的3倍，而能耗仅为其四分之一。”

高性能碳纳米管晶体管的研制，无疑是中国科学家追赶世界先进水平的伟大胜利，是中国信息技术发展的新里程碑。

2020年，团队首次制备出大规模碳基集成电路所需的高纯高密度碳纳米管阵列材料，并首次利用该材料实现了性能超过硅基集成电路的碳纳米管集成电路，电路频率超过8 GHz，位居国际领先水平。

碳对碳，双碳的新诠释

碳基芯片的“绿色”也体现了其优异的减碳效果。

与传统芯片相比，碳基芯片在材料上有很大优势，碳纳米管制成的晶体管具有更强的导电性，这使得碳基芯片具有功耗更低、性能更强、成本更低、韧性更好的特点，可以用作折叠器件，比如现在流行的折叠手机。

如果用二氧化碳制备碳纳米管，我们就用它做碳，变废为宝。

山西清洁碳经济产业研究院发布世界首个工业二氧化碳烟气生产碳纳米管、石墨烯等高附加值材料。一吨碳纳米管可以减少3.5吨二氧化碳的排放。

此外，特别值得一提的是，碳基芯片可以在自然中降解，真正来自于自然。也就是碳对碳。

这符合中国明确的2030年“二氧化碳排放峰值”和2060年“碳中和”的目标，也是碳基技术对碳翻倍的新注解。

如今，传统硅基芯片技术遭遇“天花板”，碳基技术有望提供新动力，带动半导体产业新一轮蓬勃发展。可回收和节能的碳基芯片技术是全世界的一条新路。

碳基芯片的发展，国内研发的起步和进展都是喜人的。彭练矛说，目前，我们已经基本掌握了碳纳米管集成电路的制备技术，可以在实验室进行加工。性能是迄今为止世界上最好的，电路频率比美国研制的高好几倍。

这是中国芯片突破西方封锁，开启自主创新时代的新机遇。有助于我们充分利用现有的优势，全面突破现有的主流半导体技术，发展完全由中国人掌控的芯片技术。通过研发碳基芯片，实现中国芯的“变道超车”。

即便如此，中国要在芯片技术上超越欧美还有很长的路要走。彭练矛也明确指出，碳基技术要想全面超越主流半导体技术，需要稳定的、更高强度的支撑。

发展碳基芯片技术任重道远。

来源:咸宁日报