วิวัฒนาการทางประวัติศาสตร์และสถานการณ์ปัจจุบันของทรานซิสเตอร์คาร์บอนนาโนทิวบ์
เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมที่นำโดยนักวิชาการ Peng Lianmao และศาสตราจารย์จางจียงแห่งมหาวิทยาลัยปักกิ่งมีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านทรานซิสเตอร์คาร์บอนนาโนคาร์บอน 90 นาโนเมตรความสำเร็จนี้บ่งชี้ว่าทรานซิสเตอร์คาร์บอนนาโนทิวบ์แบบบูรณาการอย่างสูงไม่เพียง แต่แสดงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมที่ 90 นาโนเมตรและโหนดเทคโนโลยีที่สูงขึ้น แต่ยังให้การพิสูจน์ที่สำคัญของโอกาสการใช้งานของเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้คาร์บอนสิ่งที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้นคือการวิจัยนี้ไม่เพียง แต่แสดงให้เห็นถึงข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งของท่อนาโนคาร์บอนในการวิจัยของวงจรบูรณาการที่ใช้คาร์บอนทั้งหมด แต่ยังได้รับการรายงานจากนิตยสาร "Nature Electronics" ซึ่งเป็นการประกาศการมาถึงของเทคโนโลยีใหม่ยุค.
เมื่อมองย้อนกลับไปที่ประวัติศาสตร์ในปี 2548 Intel แสดงความสงสัยในกระดาษเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของท่อนาโนคาร์บอนที่เหนือกว่าทรานซิสเตอร์ N-type ที่ใช้ซิลิกอนอย่างไรก็ตามเมื่อเวลาผ่านไปกฎหมายของมัวร์จะค่อยๆหมดอายุและค้นหาสารทดแทนสำหรับวัสดุที่ใช้ซิลิคอนได้กลายเป็นทิศทางที่สำคัญสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมข้อมูลแม้ว่าท่อนาโนคาร์บอนจะถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพ แต่ความท้าทายมากมายยังคงอยู่ในการสร้างทรานซิสเตอร์ในระหว่างกระบวนการยาสลบแบบดั้งเดิม
ในปี 2550 ทีมนักวิชาการของ Peng Lianmao เสนอวิธีการที่ไม่มีการปฏิวัติเพื่อเตรียมอุปกรณ์คาร์บอนนาโนทิวบ์ CMOS และประสบความสำเร็จในการผลิตทรานซิสเตอร์คาร์บอนนาโนทิวบ์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าทรานซิสเตอร์ที่ใช้ซิลิกอนในขนาดเดียวกันสิบปีต่อมาในปี 2560 ทีมตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์นาโนคาร์บอนที่ได้รับผลกระทบจากสนามวิทยาศาสตร์ที่โหนดเทคโนโลยี 5 นาโนเมตรแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญของอุปกรณ์ในแง่ของประสิทธิภาพที่แท้จริงและตัวชี้วัดการใช้พลังงานที่ครอบคลุม
โอกาสในการใช้งานของวัสดุที่ใช้คาร์บอนในตลาด
องค์กรวิจัยตลาด Idtechex ชี้ให้เห็นว่าเมื่อขนาดของอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนหดตัวใกล้เคียงกับขีด จำกัด ทางกายภาพการประมวลผลที่ยืดหยุ่นของวัสดุซิลิคอนจะค่อยๆเผชิญหน้ากับคอขวดในขณะเดียวกันความก้าวหน้าในวัสดุที่ใช้คาร์บอนให้ตัวเลือกใหม่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) และกราฟีนได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุในอุดมคติในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นเนื่องจากคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมการส่งผ่านแสงและความเหนียว
โอกาสในวงกว้างสำหรับตลาดวัสดุขั้นสูง
วัสดุขั้นสูงเป็นสนามที่ครอบคลุมวัสดุที่หลากหลายเช่นท่อนาโน, นาโนฟาเรนไฮต์, กราฟีน, วัสดุสองมิติอื่น ๆ , จุดควอนตัม, วัสดุ metamaterials, aerogels, วัสดุชีวภาพ ฯลฯ การพัฒนาสารสนเทศวัสดุและวิธีการประมวลผลใหม่เช่นการพิมพ์ 3 มิติ 3 มิติและการผลิตสารเติมแต่งเป็นแรงผลักดันที่แข็งแกร่งสำหรับความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์วัสดุคุณสมบัติที่สำคัญของวัสดุเหล่านี้รวมถึงการป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าการจัดการความร้อนการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำ (หรือลบ) และคุณสมบัติออพโตอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งจะผลักดันวิวัฒนาการของเซมิคอนดักเตอร์และกระบวนการผลิตบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงจากการคาดการณ์ของ Idtechex วัสดุขั้นสูงเหล่านี้จะมีบทบาทสำคัญในตลาดเกิดใหม่ดังต่อไปนี้:
ยานพาหนะไฟฟ้า: ตลาดยานพาหนะไฟฟ้าบนบกทะเลและอากาศคาดว่าจะสูงถึง 2.3 ล้านล้านดอลลาร์ภายในปี 2584
อุปกรณ์ที่สวมใส่ได้: ขนาดตลาดคาดว่าจะสูงถึง 138 พันล้านเหรียญสหรัฐภายในปี 2568
ยานยนต์อิสระ (ADAs): คาดว่าภายในปี 2042 ระยะทาง 25% ของรถโดยสารจะเสร็จสิ้นโดยยานพาหนะอัตโนมัติ
การจับคาร์บอนการใช้ประโยชน์และการจัดเก็บ (CCUS): ภายในปี 2583 คาดว่าจะมีความสามารถในการดักจับคาร์บอนทั่วโลกถึง 1,265 ล้านตัน
5G และอุตสาหกรรม 4.0: ตลาด 5G คาดว่าจะสูงถึง $ 1 ล้านล้านภายในปี 2575
สรุปแล้ว:
การวิจัยและพัฒนาทรานซิสเตอร์ท่อนาโนคาร์บอนไม่เพียง แต่แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เท่านั้นเมื่อมีการวิจัยและกรณีการประยุกต์ใช้มากขึ้นเราสามารถคาดหวังได้ว่าการประยุกต์ใช้วัสดุที่ใช้คาร์บอนในหลายสาขาจะกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการส่งเสริมนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรม