纳米技术:中国科技通往高端芯片领域的关键关口

回想一下,大约是在三十年前,纳米技术已经进入了我们的认知领域,当时也是仅仅停留于对纳米技术概念化的最浅层认知。但是,我们能感觉到在不久的将来,谁先掌握了纳米技术的核心,谁就可能在高端科技领域具有发言权。

今年是2020年,注定是不平凡的一年。去年如火如荼的贸易战的阴霾还没有散去,今年严重的新冠疫情就接踵而来,再加上目前的中印边境的不安宁,根本不给我们喘息之机。但是我们已经越来越清醒的认识到一个问题:唯有自身强大,才可免遭霸凌。

华为作为中国高新企业的代表之一,在通讯领域它以骄人的成绩,不屈不挠的精神,给国内所有奋斗在科研领域的我们树立了榜样。同时,我们也因华为受到的来自国际的各种阻挠及不公平待遇而义愤填膺。

华为经过多年刻苦研发,在5G技术通讯领域终于荣获了辉煌的成绩。然而,5G技术硬件的核心部件之一高端芯片的供应却屡遭国外生产商的压制。令人痛心的是,华为唯一能做的是提前备好库存,一旦对方停止供货,华为消耗完自己的库存,将来的路又该怎么走?

我国为何不能自主生产华为所需要的芯片,从根本上解华为的燃眉之急或后顾之忧?回答这个问题之前,就要先谈一下什么叫纳米技术。

纳米是一个长度单位,原称毫微米。1微米为千分之一毫米,1纳米又等于千分之一微米,相当于头发丝的十万分之一。

纳米技术英文nanotechnology指在0.1-100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。

纳米技术:中国科技通往高端芯片领域的关键关口

科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个原子或分子,显著地表现出许多传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性。

如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电,原来绝缘的二氧化硅、晶体等,在某一纳米级界限时开始导电。而利用这些特性制造具有特定功能设备和产品的技术,就称为纳米技术。

纳米技术制造的电子器件的优势:

1、工作速度快,纳米电子器件的工作速度是硅器件的1000倍,因而可使产品性能大幅度提高;

2、功耗低,纳米电子器件的功耗仅为硅器件的1/1000;

3、信息存储量大;

4、体积小、重量轻,可使各类电子产品体积和重量大为减小。

纳米技术应用领域:

当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、航天和航空等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、设计更方便。

我国纳米技术的发展:

近日,中兴表示,其自主研发的7纳米芯片已经实现了规模化量产,将应用于5G基站的建设之中,助力华为5G基站的布局。同时,在5纳米芯片上也有了技术突破。中兴总裁徐子阳表示,5纳米5G基站芯片有望在2021年投入生产。

目前国内企业除了中兴通讯之外,还有华为也拥有自主设计5纳米的芯片的相关技术,实际上华为在下半年推出的手机芯片,不出意外的话,就是拥有5纳米技术的麒麟1000系列芯片,但是虽然有能力设计出这样高端的芯片,但是目前还没有能力自主生产制造。

先不说美国的相关技术,由于受到了约制,目前我们想从荷兰进口高端的光刻机也处处受到限制,因此在朝向半导体技术尖端领域发展方向,我们还要走一段很长的路。

 

附:

美国纳米技术的发展历程:

1991年:美国正式将纳米技术列入“国家22项关键技术”和“2005年的战略技术”。

1997年:美国国防部将纳米技术提高到战略研究领域的高度。

2000年:白宫正式发布了“国家纳米技术计划”(National Nanotechnology Initiative,NNI),提出了美国政府发展纳米科技的战略目标和具体战略部署,标志着美国进入全面推进纳米科技发展的新阶段。

2003年:总统签署《21世纪纳米技术研究开发法案》,自2005财年开始的4年内,联邦政府将投入约37亿美元用于支持纳米技术研发工作。

2020年:朝4纳米技术产品量产发展

在基础研究方面,目前美国正在进行的研究重点领域包括:

(1)纳米生物系统;

(2)纳米结构与量子控制;

(3)纳米元器件与系统结构;

(4)纳米过程与环境;

(5)多现象模型与模拟。

总体来说,美国在纳米技术和应用研究领域中享有资金和人才的巨大优势,一直走在世界前列。与美国相比,其他国家则主要处于纳米技术的基础研究阶段。

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