Evoluzione storica e situazione attuale dei transistor di nanotubi di carbonio
Di recente, un team guidato dal accademico Peng Lianmao e dal professor Zhang Zhiyong dell'Università di Pechino ha fatto progressi significativi nel campo dei transistor a nanotubi di carbonio da 90 nanometri.Questo risultato indica che i transistor a nanotubi di carbonio altamente integrati non solo mostrano un grande potenziale a 90 nanometri e nodi tecnologici più elevati, ma forniscono anche prove sostanziali delle prospettive di applicazione dei semiconduttori a base di carbonio.Ciò che è ancora più notevole è che questa ricerca non solo dimostra le profonde intuizioni dei nanotubi di carbonio nella ricerca di circuiti integrati a base di carbonio, ma è stata anche segnalata dalla rivista "Nature Electronics", annunciando l'arrivo di una nuova tecnologiaera.
Guardando indietro alla storia, nel 2005, Intel ha espresso dubbi in un documento sulla possibilità di nanotubi di carbonio che superano i transistor di tipo N a base di silicio.Tuttavia, col passare del tempo, la legge di Moore scade gradualmente e la ricerca di sostituti dei materiali a base di silicio è diventata una direzione importante per lo sviluppo del settore delle informazioni.Sebbene i nanotubi di carbonio siano visti come potenziali alternative, molte sfide rimangono nel realizzare transistor durante i tradizionali processi di doping.
Nel 2007, il team accademico di Peng Lianmao ha proposto un metodo non doping rivoluzionario per preparare i dispositivi CMOS di nanotubi di carbonio e hanno prodotto con successo i transistor di nanotubi di carbonio con prestazioni superiori a quelle dei transistor a base di silicio delle stesse dimensioni.Dieci anni dopo, nel 2017, il team ha pubblicato ricerche sui transistor ad effetti sul campo di nanotubi di carbonio top-gate sul nodo tecnologico a 5 nanometri nella scienza, dimostrando i vantaggi significativi del dispositivo in termini di prestazioni intrinseche e indicatori completi di consumo di energia.
Prospettive di applicazione di materiali a base di carbonio sul mercato
L'organizzazione di ricerche di mercato Idtechex ha sottolineato che poiché le dimensioni dei dispositivi a base di silicio si riducono vicino ai limiti fisici, l'elaborazione flessibile dei materiali in silicio sta incontrando gradualmente colli di bottiglia.Allo stesso tempo, le scoperte nei materiali a base di carbonio offrono nuove opzioni per l'elettronica flessibile.In particolare, i nanotubi di carbonio (CNT) e il grafene sono riconosciuti come materiali ideali nel campo dell'elettronica flessibile a causa delle loro eccellenti proprietà elettriche, trasmittanza della luce e duttilità.
Ampie prospettive per il mercato dei materiali avanzati
I materiali avanzati sono un campo che copre una varietà di materiali, come nanotubi, nanofibre, grafene, altri materiali bidimensionali, punti quantici, metamateriali, aerogel, biomateriali, ecc.e la produzione additiva fornisce un forte impulso per il progresso della scienza dei materiali.Le proprietà chiave di questi materiali comprendono la schermatura delle interferenze elettromagnetiche, la gestione termica, l'impronta di carbonio bassa (o negativa) e le proprietà optoelettroniche, che guideranno l'evoluzione di semiconduttori e processi di produzione di imballaggi avanzati.Secondo la previsione di Idtechex, questi materiali avanzati svolgeranno un ruolo importante nei seguenti mercati emergenti:
Veicoli elettrici: il mercato dei veicoli elettrici a terra, mare e aria dovrebbe raggiungere $ 2,3 trilioni entro il 2041.
Dispositivi indossabili: le dimensioni del mercato dovrebbero raggiungere $ 138 miliardi entro il 2025.
Veicoli autonomi (ADAS): si prevede che entro il 2042, il 25% delle miglia di veicoli passeggeri sarà completato da veicoli autonomi.
Cattura, utilizzo e conservazione del carbonio (CCU): entro il 2040, la capacità globale di cattura del carbonio dovrebbe raggiungere 1.265 milioni di tonnellate.
5G e industria 4.0: il mercato 5G dovrebbe raggiungere $ 1 trilione entro il 2032.
Insomma:
La ricerca e lo sviluppo dei transistor di nanotubi di carbonio non solo rappresentano una grande svolta nella tecnologia dei semiconduttori, ma inoltra anche le ampie prospettive di sviluppo della scienza dei materiali in futuro.Man mano che emergono ulteriori casi di ricerca e applicazioni, possiamo aspettarci che l'applicazione di materiali a base di carbonio in più campi diventerà un fattore chiave per promuovere l'innovazione tecnologica e il cambiamento industriale.