反常识:绕不开EUV不等于无路可走,6G高频射频芯片,可以跳出平面光刻的竞争框架。
中科院SGBT晶体管的突破,本质是换赛道,而非直接对标传统逻辑芯片。
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一、全球半导体长期共识:高频芯片只能靠缩微光刻死磕
我有个做射频器件研发的同行,常年跟进太赫兹通信技术。
行业默认逻辑:想要更高频率,就得把晶体管沟道越做越窄。
这条路的终点,就是造价数亿美元的EUV高端光刻机。
但到6G所需的百GHz频段,这套方案遇到双重枷锁。
电子横向传输存在天然时间极限,缩微后还扛不住高压。
反直觉但有用的结论:数字逻辑芯片离不开EUV,而6G射频芯片的核心瓶颈不在光刻精度,而在电子传输方式。
垂直堆叠的新材料架构,给国内开辟了差异化突围窗口。
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二、搁置半世纪的热电子构想,卡在材料难题久久无法落地
早在上世纪70年代,热电子晶体管的思路就已经被提出。
设想电子以弹道方式无碰撞穿过极薄基区,速度接近光速。
可传统半导体材料,很难做到原子级超薄且不漏电。
石墨烯诞生后,曾被寄予改写半导体行业的厚望。
超高电子迁移率让人振奋,无带隙的缺陷却难以根治。
它传输很快,但关不断,单独做晶体管始终难以商用。
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三、硅-石墨烯-锗三明治结构,打通垂直弹道传输的关键
中科院团队的巧思,不再让石墨烯充当平面沟道。
把单原子层石墨烯夹在硅与锗之间,做成势垒晶体管SGBT。
电子不再横向长距离奔跑,直接垂直穿过0.34纳米石墨烯层。
这套结构不靠精细画线,依靠外延设备精准堆叠原子薄膜。
实测截止频率达到132GHz,理论上限可突破1THz。
所需的薄膜生长装备,自主化程度更高,成本远低于EUV。
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四、分清两条赛道:不能夸大突破,也不要低估换道价值
这项新技术,没法用来制造CPU、GPU这类高密度逻辑芯片。
寄生电容、多层堆叠良率,仍是短期内难以翻越的门槛。
在数字芯片领域,EUV光刻依旧是难以替代的核心方案。
但在6G射频前端、毫米波雷达、太赫兹成像赛道,格局将改变。
传统砷化镓、氮化镓器件频率逐步摸到天花板,升级成本高昂。
SGBT恰好瞄准这块市场,用材料架构创新绕开光刻封锁。
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五、封锁倒逼底层创新,半导体竞争从来不止一条技术路线
过去几十年,全球半导体跟着平面光刻的路线持续迭代。
外部技术封锁压缩了跟进追赶的空间,也倒逼思路转向。
不是硬闯对手主导的赛道,而是在新通信标准里建立新规则。
光刻比拼光学与精密机械,垂直异质结比拼材料与界面控制。
6G时代的射频芯片竞赛,不再单纯比拼谁的光刻机更先进。
真正的考验,落在材料良率、器件稳定性与产业链配套之上。
你觉得SGBT这类垂直新材料器件,最先落地会是6G基站还是车载毫米波雷达?
换道射频芯片突围,能不能缓解国内半导体单一依赖光刻的被动局面?
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