“南泥湾”项目重中之重—石墨烯芯片！华为新芯片领域突飞猛进

今日华为消费者业务总裁余承东说华为将停止麒麟芯片的生产，听到这个消息我很想哭，发自内心的难受！作为一个忠实的铁粉非常失落！

记得2018年余承东在某发布会上说，华为已经进入石墨烯芯片的研发，而石墨烯制造的芯片电磁延迟时间缩短整整1000倍，这也意味着石墨烯芯片处理信号时间能够缩短1000倍，运算速度也能够提升1000倍，这样的性能又让人热血沸腾！从余总18年说出这一消息，也说明华为对石墨烯芯片的研发时间已经不算短！

石墨烯材料是制造业领域的一种高端材料，甚至被誉为世界最强的一种晶体，这种材料具有优秀的导热导电性能，并且可塑造性强，堪称一种万能超导材料，也正是因为石墨烯在工业发展中存在着巨大潜力，所以中国科学家们长期以来一直在密切关注石墨烯材料技术的发展，并且努力突破这种技术，如今石墨烯在芯片领域已经取得了成功。

如今世界上各主要 科技 强国都在致力于研制超级计算机，而这些计算机的性能实现也离不开各种芯片，毕竟计算机运算能力强弱的关键就在于芯片处理速度，受传统芯片技术影响限制，现有的计算机运算性能想要提升已经变得非常困难，目前各国主流做法就是给计算机增加更多的芯片，然而石墨烯芯片的出现从根本上解决了这一难题，由于石墨烯芯片的速度性能提升了1000倍，所以一块石墨烯芯片就等于1000块传统芯片。

石墨烯因其超薄结构以及优异的物理特性，在 FET 应用上展现出了优异的性能和诱人的应用前景. 如 Obradovic 等研究发现，与碳纳米管相比，石墨烯 FET 拥有更低的工作电压﹔Wang

等所制备的栅宽 10nm 以下的石墨烯带 FET 的开关比达 10的7次方 ﹔Wu 等采用热蒸发 4H-SiC 外延生长的石墨烯制备的 FET，其电子和空穴迁移率分别为 5,400 和4400平方厘米 /V•s，比传统半导体材料如 SiC 和 Si 高很多﹔Lin 等制备出栅长为 350nm 的高性能石墨烯 FET，其载流子迁移率为2700 平方厘米 /V•s，截止频率为 50GHz，并在后续研究中进一步提高到 100GHz﹔Liao 等所制备的石墨烯 FET 的跨导达 3.2mS/μm，并获得了迄今为止最高的截止频率 300GHz，远远超过了相同栅长的 Si-FET (~40GHz)。然而, 由于石墨烯的本征能隙为零，并且在费米能级处其电导率不会像一般半导体一样降为零，而是达到一个最小值，这对于制造晶体管是致命的，为石墨烯始终处于“开”的状态。

另外，带隙为零意味着无法制作逻辑电路，这成为石墨烯应用于晶体管等器件中的主要困难和挑战。因此, 如何实现石墨烯能带的开启与调控，亟待研究和解决。

纳米碳材料，特别是石墨烯具有极其优异的电学、光学、磁学、热学和力学性能，是理想的纳电子和光电子材料。石墨烯具有特殊的几何结构，使得费米面附近的电子态主要为扩展π态。由于没有表面悬挂键，表面和纳米碳结构的缺陷对扩展 π 态的散射几乎不太影响电子在这些材料中的传输，室温下电子和空穴在石墨烯中均具有极高的本征迁移率 (大于 100000平方厘米/V•S )，超出最好的半导体材料 (典型的硅场效应晶体管的电子迁移率为1000 平方厘米/V•S )。作为电子材料，石墨烯可以通过控制其结构得到金属和半导体性管。在小偏压的情况下，电子的能量不足以激发石墨烯中的光学声子，但与石墨烯中的声学声子的相互作用又很弱，其平均自由程可长达数微米，使得载流子在典型的几百纳米长的石墨烯器件中呈现完美的d道输运特征。典型的金属性石墨烯中电子的费米速度为

，室温电阻率为

，性能优于最好的金属导体，例如其电导率超过铜。由于石墨烯结构中的 C–C 键是自然界中最强的化学键之一，不但具有极佳的导电性能，其热导率也远超已知的最好的热导体，达到 6,000W/mK。此外石墨烯结构没有金属中的那种可以导致原子运动的低能缺陷或位错，因而可以承受超过10的9次方A 平方厘米的电流，远远超过集成电路中铜互连线所能承受的10 的6次方A 平方厘米 的上限，是理想的纳米尺度的导电材料。理论分析表明，基于石墨烯结构的电子器件可以有非常好的高频响应，对于d道输运的晶体管其工作频率有望超过 THz，性能优于所有已知的半导体材料。

所以石墨烯是目前作为芯片最理想半导体材料！华为早些年开始了石墨烯芯片的研发，又在前段时间透露华为芯片生产工艺专利和芯片工艺相关人员的招聘，说明华为在石墨烯芯片领域有了新的突破，现在需要解决的可能是生产工艺和生产设备的研发和调试工作了，相信在未来两年华为的麒麟芯片将用到新的材料(石墨烯)，新的芯片构架和新的生产工艺，或许也就是“南泥湾”项目去美化的核心项目之一！

不管是地雷阵还是万丈深渊，我们伟大的华为都会义无反顾的突破所有障碍快速成长成为最伟大的公司！@赵明 @华为中国 @余承东 @华为终端 @荣耀老熊

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等静压石墨的用途和发展方向

等静压石墨研发方向国内等静压石墨研发的方向是什么？应成为参与竞争者首先要考虑的课题，笔者认为：等静压石墨材料研制的方向和应用领域的需求发展趋势相一致的，研发品种应与市场需求同步。

1、太阳能电池及半导体晶片用石墨：光伏产业用石墨材料：由于等静压石墨材料的具备高强、高密、各向同性好，制成的石墨部件在使用过程中受热、加热都较均匀，同时由于材料的密度均匀能够有效的减小材料受急冷急热而产生的内应力（抗热震性能好），故可大大延长设备或器具的使用寿命周期，所以在半导体、太阳能行业中，大量用等静压石墨（各向同性石墨），制作Cz型单晶直拉炉热场石墨部件（坩埚、加热器、导流筒、保罩等）；多晶硅熔铸炉用加热器、；化合物半导体制造用加热器、坩埚、等部件。等静压石墨属于石墨材料中的精品，具有其他普通石墨不具备的优异性能，是多晶硅、单晶硅制造业热场中耐热材料的首选基础性材料。太阳能光伏发电发展迅猛，近10年来，全球太阳能光伏产业平均年增长率为41.3％虽然2009年经历了经济危机的袭扰，全球太能产业仍然保持了30％以上的增长，哥本哈根气候论坛后，会有更大的发展空间，预计2010年开始全球太阳能市场会有年均50％~60％的恢复性增长，中国作为全球最大的太阳能光伏生产国，其份额达到全球的70％，行业在2009年消耗的高档石墨材料达到5000多吨，预计今后每年的等静压石墨材料的需求量将以平均以25～30％的速度增长，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。清洁能源的发展，市场的需求和策面的支持，是行业发展的最有利条件。大尺寸、高纯度、高密度、高强度、等静压（各向同性）石墨材料是电子和光伏产业发展需要，“十二五期间”将是国内等静压石墨制造企业发展的最好机会。目前，单晶尺寸向大规格化发展，前几年盛行的18寸炉在2010～2011年中20寸炉迅速取代，并有朝更大规格发展的趋势；多晶硅也朝大型化发展，另外，多晶硅准入细则仍在讨论之中，高端产品是发展方向。光伏产业产品的大型化和高规格化，决定了对石墨有更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度；

2、电火花加工（EDM）用石墨与铜电极比石墨电极的优点： 石墨的比重是铜的1/5，同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。便于制造大型模具；石墨加工速度快，一般比普通金属快3～5倍，可减少刀具的磨损和电极的损耗；石墨熔点高且易不会变形，不用担心因加工度过高产生变形而使工件受到损坏；石墨在加工完成后一般不必再进行抛光处理。减少了误差和缩短了生产周期。石墨的电火化加工速度快而损耗小，只要配合好合理的加工参数，石墨电极可以做到理论意义上的零损耗，减少电极重复加工的次数。正因石墨材料较铜材料存在上述优点，目前，许多模具厂现正转换为石墨加工,以缩短产品的交货期以增强在市场上的竞争力。欧洲目前的电火化加工用石墨和铜的比例8:2，而中国市场为3:7，随铜价上升以及技术进步，使用石墨的比例将持续增加，因此，我国电火花加工用石墨利用发展空间极大。 “十五”期间模具市场需求很旺，前景很好。在目前模具已成为不少行业发展瓶颈的情况下，如要较好地满足国民经济各部门发展所需，“十五”期间模具的产出每年有15％左右的增长，随机械制造业设备升级换代和制造技术水平的提高，模具产品发展将向精密、大型、复杂、长寿命方向发展，多功能复合模具将进一步发展，因此，要求石墨材料在“规格上大型化，组成粒度上颗粒超细化，使用上抗折能力更强化”。

3、高气冷堆堆芯结构石墨材料： “高气冷堆”是清华大学核能与新能源技术研究院自主研发的具有完全自主知识产权的，处于国际领先水平的第四代核反应堆。高气冷堆项目已经被国家列为“国家级的重大专项”， 在建设中“华能山东石岛湾核电站（示范堆）”，需要等静压石墨材料数量为1200吨，占示范堆总投资费用的15％。为了中国的核能事业的健康发展，众多国内专家呼吁国内企业参与核石墨研发，国内核石墨材料专家清华大学核能院徐世江教授说：“核石墨是高气冷堆的关键材料，没有它就没有高堆。核石墨是防止核扩散的敏感材料，虽然目前可以进口，一旦国际形势发生变化，它的进口随时可能中断。为了独立自主地发展我国的高气冷堆产业，必须解决核石墨的国产化问题”成都炭素于2009年为清华核能院提供了首批40吨等静压核石墨材料，按期、保质、保量地完成了核石墨材料的供货，产品主要技术指标超过了预期，圆满地完成了核石墨试制任务，在核石墨国产化进程中迈出可喜的一步，核石墨与常规工程用石墨的主要区别有两点，核纯和耐辐照损伤。目前，国内核石墨材料的研制尚缺辐照试验这一环节，这是下一步研制中必须面对过程，除辐照要求外，核石墨在冷态状态下的质量要求是：规格大型化、质量稳定、热稳定性好、热膨胀系数低、核纯（高纯度 50ppm以下） 等静压石墨是新型石墨材料，是石墨材料中的精品，由于具有一系列优良特性，它必然会与高新技术、国防尖端技术紧密相联，成为21世纪最有价值的新材料之一。随科经济发展，静压石墨的国内国际市场容量与日俱增，发展潜力巨大。正因如此，目前国内正兴起一股等静压石墨生产热，一些以生产模压石墨为主的炭素生产企业看中这块“大蛋糕”陆续上等静压设备，挤身等静压石墨生产行列中来，竞争将不可避免进入白热化状态，竞争的对手包括国外同行。在激烈的市场竞争中，国内等静压石墨生产企业的立足之本和出路是：将产品升级换代，朝大规格、细结构（超细结构）、高强度、高纯度、多功能方向发展，顺应光伏产业、机械制造、核能利用各行业发展趋势，为中国国民经济的发展更好地服务。

石墨烯在半导体产业具有广阔的应用前景半导体产业主要由集成电路、光电，石墨烯的透明性和柔韧性等特点，在柔性显示屏行业的前景不可限量。

石墨烯是二维原子尺度、六角型的碳同素异形体，其中每个顶点有一个原子。它是其他同素异形体（包括石墨、木炭、碳纳米管和富勒烯）的基本结构单元。

它也可以被认为是一个无限期的大芳香分子，平面多环芳烃家族的最终案例。石墨烯有许多特性。与其厚度成比例，它比最坚固的钢大约强100倍。

它可以非常有效地传导热和电，并且几乎是透明的。石墨烯还显示了一个大的非线性抗磁性。

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