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石墨烯材料芯片如何取代硅材料?

 鉅大LARGE  |  點開量:3489次  |  ;2016年03月01日  

相對于通過前端設計提升微結構來提高芯片性能,通過后端設計來提升主頻顯然更加簡單粗暴,而且隨著Intel在IPC上已經遭遇緊瓶,相信全球其他IC設計公司在各自的微結構達到Haswell水平后,IPC很有可能也會相繼撞墻。因此,提升主頻已經是成為了提升CPU性能的不二之選。

硅基材料集成電路主頻越高,熱量也隨之提高,并最終撞上功耗墻。目前硅基芯片最高的頻率是在液氮環境下實現的8.4G,日常使用的桌面芯片主頻基本在3G到4G,筆記本電腦為了控制CPU功耗,主頻普遍控制在2G到3G之間。

但如果使用石墨烯材料,那么結果就可能不同了。因為相對于現在普遍使用的硅基材料,石墨烯的載流子遷移率在室溫下可達硅的10倍以上,在實驗室環境下最高可達100倍,飽和速度是硅的5倍,電子運動速度達到了光速的1/300。同時具有非常好的導熱性能,芯片的主頻理論上可以達到300G,并且有比硅基芯片更低的功耗——早在幾年前,IBM在實驗室中的石墨烯場效應晶體管主頻達155G。

因此,采用石墨烯材料的芯片具有極高的工作頻率和極小的尺寸,而且石墨烯芯片制造可與硅工藝兼容,是硅的理想替代材料——在前端設計水平相當的情況下,使用石墨烯制造的芯片要比使用硅基材料的芯片性能強幾十倍,隨著技術發展,進一步挖掘潛力,性能可能會是傳統硅基芯片的上百倍!同時還擁有更低的功耗。

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