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從機殼到芯片，“全碳化”競爭拉開帷幕
發佈時間:2014-02-24 10:24:00
不少觀點都認為，碳納米管及石墨烯等各種碳類材料將取代現有材料、比如矽，成為電子領域的主角。
矽作為(wei)(wei)半導體材料(liao)，其性(xing)能並不(bu)高，也(ye)曾(ceng)數度出現(xian)過(guo)可(ke)與之競(jing)(jing)爭(zheng)的(de)候(hou)補(bu)(bu)材料(liao)，但矽材料(liao)總(zong)能憑(ping)藉某(mou)些(xie)因(yin)素(su)而(er)(er)勝(sheng)出。不過(guo)，矽材料也正在接近其(qi)(qi)真正的(de)極限。最有望成為矽的替代材料的，就是CNT、石墨烯等碳材料。
這(zhe)些碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)的特點非(fei)常(chang)多，很難(nan)用一(yi)句(ju)話(hua)表達，但(dan)簡單概(gai)括地說，就是在(zai)眾(zhong)多電子(zi)/半導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)中(zhong)最(zui)細(xi)（或(huo)最(zui)薄(bo)），而且(qie)重量輕、牢(lao)固(gu)(gu)、容(rong)易(yi)導(dao)熱、電子(zi)容(rong)易(yi)遷移。另外，將來還(huan)可能(neng)會(hui)增加的(de)特點是材料(liao)採(cai)購及(ji)提煉成(cheng)本比矽便宜得多。基(ji)於(wu)這些特點，在不久(jiu)的(de)將來(lai)(lai)就能(neng)實現(xian)以(yi)低(di)成(cheng)本製造出(chu)輕便(bian)、柔軟(ruan)、結實、性能(neng)超強(qiang)、靈(ling)(ling)敏(min)度極高(gao)的(de)器(qi)件(jian)和電子設備。各種(zhong)交通工具(ju)和電子(zi)產品將(jiang)不(bu)斷“全碳化(hua)”，從(cong)(cong)機(ji)殼(ke)開始逐漸都(dou)換成碳材料(liao)。 10年以後，就連高性能微處理器都有可能“碳化”。
這股潮流已經開(kai)始(shi)。因向(xiang)波(bo)音787客機提供碳(tan)纖維(wei)增強(qiang)樹脂基複合材料(liao)(liao)（CFRP）等而(er)(er)廣為人知的(de)東麗(li)宣布，將於2014年開(kai)始(shi)銷售採用(yong)(yong)雙層CNT的(de)觸(chu)(chu)摸面(mian)板(ban)(ban)。另外，該(gai)公司已在柔(rou)性基板(ban)上試制(zhi)出了(le)採用(yong)單層CNT的薄膜(mo)晶體管（CNT-TFT）。採(cai)用(yong)印刷技術(shu)在(zai)柔性(xing)基板(ban)上(shang)製作(zuo)的(de)TFT的(de)性(xing)能非(fei)常高。東麗計劃在2016年前後實現這種CNT-TFT的實用化。
1991年(nian)發(fa)現的(de)CNT之所以(yi)(yi)在最近(jin)突(tu)然加快了(le)(le)實用(yong)化(hua)進程(cheng)，是因為(wei)(wei)製(zhi)造技術有(you)了(le)(le)飛速發(fa)展。高純(chun)度單層CNT的量(liang)產技(ji)術(shu)(shu)基本(ben)已(yi)經(jing)確立，並且已(yi)經(jing)可以按照(zhao)金屬(shu)型(xing)和半導體型(xing)等差(cha)異(yi)進行(xing)分離。東麗的高性能CNT-TFT也採用了這種分離技術。
可(ke)與東麗(li)的(de)T??FT匹(pi)敵的(de)技術開發(fa)項目僅(jin)在日(ri)本就有很(hen)多個。並且，不僅是(shi)(shi)日本(ben)，現在(zai)全球(qiu)都(dou)(dou)在(zai)參與(yu)碳器件的開發競(jing)爭(zheng)。有意思的是，各國和地區關注的碳材料的種類並不相同。
比如(ru)(ru)，美國致力於使用(yong)(yong)CNT的(de)(de)研(yan)究(jiu)，而歐洲專注於石墨烯(xi)的(de)(de)實用(yong)(yong)化，預(yu)計(ji)歐盟在十年中將(jiang)向該領域投入(ru)大約10億歐元(yuan)的(de)(de)研(yan)發(fa)費用(yong)(yong)。韓國也非常熱衷於石墨烯的研究。
中國則在CNT和(he)(he)石(shi)墨烯(xi)兩(liang)方面推(tui)進研發和(he)(he)實用(yong)(yong)化(hua)。首(shou)先實現作為(wei)CNT電子材料的(de)觸(chu)摸面(mian)板的(de)實用化(hua)的(de)也是(shi)中國企業(ye)(ye)。雖然不知道總投(tou)資額是多(duo)少，但肯定(ding)投(tou)入(ru)了相(xiang)當(dang)多(duo)的(de)研發費用。在碳材料的納米技術方面，中國處於全球領先地位。
而日(ri)本(ben)在碳器(qi)件的實用化(hua)技術方(fang)面就相(xiang)對(dui)落後(hou)。有(you)幾項調(diao)查都(dou)表明，擁有(you)石墨烯相關專(zhuan)利(li)數(shu)量(liang)最多(duo)的(de)是中(zhong)國(guo)，其(qi)次(ci)是美(mei)國(guo)和韓國(guo)。 CNT方面也是如此，就在4～5年前，日本還僅次於美國，排在第二位，如今已經降到了第四甚至更低。
在(zai)(zai)多種(zhong)研(yan)發(fa)中(zhong)，日(ri)本(ben)(ben)在(zai)(zai)全球的(de)影響(xiang)力(li)都在(zai)(zai)下(xia)降，在(zai)(zai)這場碳器(qi)件實用化(hua)競(jing)爭(zheng)中(zhong)落後可能會導致(zhi)日(ri)本(ben)(ben)在(zai)(zai)今(jin)後幾(ji)十年的(de)高科技(ji)競(jing)爭(zheng)中(zhong)都無法(fa)翻(fan)(fan)身。值得慶幸的(de)是(shi)，日本在研(yan)究方面依然(ran)保(bao)持(chi)高(gao)水(shui)準(zhun)。今後幾年的較量將決(jue)定(ding)成(cheng)敗(bai)。
建亞電子/燦達HR是集連接器產品研發、製造、銷售一體的專業HR連接器製造型企業，產品有環保無鹵電子連接器、端子連接器、Housing、Wafer、Terminal、小間距FFC/FPC 連接器及連接器模具研發製造,為客戶提供定制化服務，專案開發。官網：//gsjsf.cn，諮詢熱線 400-0769-458.
矽作為(wei)(wei)半導體材料(liao)，其性(xing)能並不(bu)高，也(ye)曾(ceng)數度出現(xian)過(guo)可(ke)與之競(jing)(jing)爭(zheng)的(de)候(hou)補(bu)(bu)材料(liao)，但矽材料(liao)總(zong)能憑(ping)藉某(mou)些(xie)因(yin)素(su)而(er)(er)勝(sheng)出。不過(guo)，矽材料也正在接近其(qi)(qi)真正的(de)極限。最有望成為矽的替代材料的，就是CNT、石墨烯等碳材料。
這(zhe)些碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)的特點非(fei)常(chang)多，很難(nan)用一(yi)句(ju)話(hua)表達，但(dan)簡單概(gai)括地說，就是在(zai)眾(zhong)多電子(zi)/半導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)中(zhong)最(zui)細(xi)（或(huo)最(zui)薄(bo)），而且(qie)重量輕、牢(lao)固(gu)(gu)、容(rong)易(yi)導(dao)熱、電子(zi)容(rong)易(yi)遷移。另外，將來還(huan)可能(neng)會(hui)增加的(de)特點是材料(liao)採(cai)購及(ji)提煉成(cheng)本比矽便宜得多。基(ji)於(wu)這些特點，在不久(jiu)的(de)將來(lai)(lai)就能(neng)實現(xian)以(yi)低(di)成(cheng)本製造出(chu)輕便(bian)、柔軟(ruan)、結實、性能(neng)超強(qiang)、靈(ling)(ling)敏(min)度極高(gao)的(de)器(qi)件(jian)和電子設備。各種(zhong)交通工具(ju)和電子(zi)產品將(jiang)不(bu)斷“全碳化(hua)”，從(cong)(cong)機(ji)殼(ke)開始逐漸都(dou)換成碳材料(liao)。 10年以後，就連高性能微處理器都有可能“碳化”。
這股潮流已經開(kai)始(shi)。因向(xiang)波(bo)音787客機提供碳(tan)纖維(wei)增強(qiang)樹脂基複合材料(liao)(liao)（CFRP）等而(er)(er)廣為人知的(de)東麗(li)宣布，將於2014年開(kai)始(shi)銷售採用(yong)(yong)雙層CNT的(de)觸(chu)(chu)摸面(mian)板(ban)(ban)。另外，該(gai)公司已在柔(rou)性基板(ban)上試制(zhi)出了(le)採用(yong)單層CNT的薄膜(mo)晶體管（CNT-TFT）。採(cai)用(yong)印刷技術(shu)在(zai)柔性(xing)基板(ban)上(shang)製作(zuo)的(de)TFT的(de)性(xing)能非(fei)常高。東麗計劃在2016年前後實現這種CNT-TFT的實用化。
1991年(nian)發(fa)現的(de)CNT之所以(yi)(yi)在最近(jin)突(tu)然加快了(le)(le)實用(yong)化(hua)進程(cheng)，是因為(wei)(wei)製(zhi)造技術有(you)了(le)(le)飛速發(fa)展。高純(chun)度單層CNT的量(liang)產技(ji)術(shu)(shu)基本(ben)已(yi)經(jing)確立，並且已(yi)經(jing)可以按照(zhao)金屬(shu)型(xing)和半導體型(xing)等差(cha)異(yi)進行(xing)分離。東麗的高性能CNT-TFT也採用了這種分離技術。
可(ke)與東麗(li)的(de)T??FT匹(pi)敵的(de)技術開發(fa)項目僅(jin)在日(ri)本就有很(hen)多個。並且，不僅是(shi)(shi)日本(ben)，現在(zai)全球(qiu)都(dou)(dou)在(zai)參與(yu)碳器件的開發競(jing)爭(zheng)。有意思的是，各國和地區關注的碳材料的種類並不相同。
比如(ru)(ru)，美國致力於使用(yong)(yong)CNT的(de)(de)研(yan)究(jiu)，而歐洲專注於石墨烯(xi)的(de)(de)實用(yong)(yong)化，預(yu)計(ji)歐盟在十年中將(jiang)向該領域投入(ru)大約10億歐元(yuan)的(de)(de)研(yan)發(fa)費用(yong)(yong)。韓國也非常熱衷於石墨烯的研究。
中國則在CNT和(he)(he)石(shi)墨烯(xi)兩(liang)方面推(tui)進研發和(he)(he)實用(yong)(yong)化(hua)。首(shou)先實現作為(wei)CNT電子材料的(de)觸(chu)摸面(mian)板的(de)實用化(hua)的(de)也是(shi)中國企業(ye)(ye)。雖然不知道總投(tou)資額是多(duo)少，但肯定(ding)投(tou)入(ru)了相(xiang)當(dang)多(duo)的(de)研發費用。在碳材料的納米技術方面，中國處於全球領先地位。
而日(ri)本(ben)在碳器(qi)件的實用化(hua)技術方(fang)面就相(xiang)對(dui)落後(hou)。有(you)幾項調(diao)查都(dou)表明，擁有(you)石墨烯相關專(zhuan)利(li)數(shu)量(liang)最多(duo)的(de)是中(zhong)國(guo)，其(qi)次(ci)是美(mei)國(guo)和韓國(guo)。 CNT方面也是如此，就在4～5年前，日本還僅次於美國，排在第二位，如今已經降到了第四甚至更低。
在(zai)(zai)多種(zhong)研(yan)發(fa)中(zhong)，日(ri)本(ben)(ben)在(zai)(zai)全球的(de)影響(xiang)力(li)都在(zai)(zai)下(xia)降，在(zai)(zai)這場碳器(qi)件實用化(hua)競(jing)爭(zheng)中(zhong)落後可能會導致(zhi)日(ri)本(ben)(ben)在(zai)(zai)今(jin)後幾(ji)十年的(de)高科技(ji)競(jing)爭(zheng)中(zhong)都無法(fa)翻(fan)(fan)身。值得慶幸的(de)是(shi)，日本在研(yan)究方面依然(ran)保(bao)持(chi)高(gao)水(shui)準(zhun)。今後幾年的較量將決(jue)定(ding)成(cheng)敗(bai)。
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