余鹏鲲：石墨烯3D芯片能“使美国再次伟大”吗

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余鹏鲲：石墨烯3D芯片能“使美国再次伟大”吗
- 余鹏鲲独立撰稿人
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2018-09-17 07:41:09 字号：A- A A+ 来源：观察者网

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【文/ 科工力量专栏作者余鹏鲲】

自从特朗普把“美国优先”树立为美国政府制定政策的标准以来，美国的各个产业部门都应景地涌现出“使美国再次伟大”的方案和计划来，其中自然少不了电子行业。美国国防高级研究计划局（DARPA）作为美国军用技术研究主要管理部门适时地启动了电子复兴计划。

该计划旨在团结美国的产业界和学术界，以重振美国略显颓势的芯片产业。因其宣称将改变微电子行业的生产方式，所以有的媒体也鼓吹美国的电子复兴计划将引发第二次电子革命。

美国的这一计划分为三个部分：

一类关乎设计，包括：电子智能资源（IDEA）和先进开源硬件（POSH），主要涉及到降低设计成本的问题。

一类关乎计算机体系结构，包括：软件定义硬件（SDH）和区域片上系统（DSSoC）,主要关注硬件与软件之间独立性和兼容性的问题。

最后一类关注整合材料的问题，即制造芯片材料的整合问题，包括3D片上系统（3dSoC）和新计算基础需求分析（FRANC）。

第一批入围该项目资助的有来自于全美国的43个团队，其中来自麻省理工学院Max Shulaker团队独得6100万美元位列第一，而这一数字也远高于同为研究3DSoC的佐治亚理工学院团队的310万美元。目前该团队主要的研究内容是将石墨烯材料用于制作碳纳米晶体管，并构造出3D芯片来。据称该团队的研究内容将有望以更低的成本实现50倍计算性能的提升。

（该团队在3DSoC分项中获得了绝大多数赞助）

大投资、新材料加上号称数量级的性能提升为这支石墨烯3D芯片团队赚足了眼球。国内也有不少公众号转发了这一消息，有的更将其称之为“美国电子复兴计划中的绝对核心”，并称该类芯片将在人工智能领域大显身手。那么我们不禁要问，石墨烯3D芯片是什么？真的有这样的威力吗？

此次的石墨烯3D芯片并非完全由石墨烯构成

负责此次3D芯片项目的是麻省理工学院的明星教授Max Shulaker，Max教授早在斯坦福大学就读博士时就有惊人的理论成果。他所在的团队开发出了世界上第一台基于碳纳米晶体管技术的计算机，并将成果公布在著名的《自然》杂志上。

（Max Shulaker教授像）

2017年Max教授再次于《自然》杂志发文提出单芯片上三维集成的计算和存储模型，也是在这篇文章中产生了石墨烯制造的碳纳米管3D芯片这一概念。

由于Max教授2013年的辉煌过往，几乎国内所有的报道都把此处的3DSoC当作是完全的石墨烯芯片，而且把Max 2017年发表的论文视为其2013年的那篇论文的发展和延续，而忽略了二者存在的明显区别。

2013年的那个碳纳米晶体计算机是完全意义上的纯碳纳米技术计算机，其主要内容是探索用新材料取代硅做新型电子设备的材料，而最近发表于自然杂志的石墨烯3D芯片则是试图用石墨烯材料参与到传统硅芯片的构建中来，两者的思路是不尽相同的。

（仅从论文配图就可以明显看出不是纯石墨烯芯片）

该教授2017年发表在《自然》杂志论文中报告的芯片，拥着四个集成电路层，并拥有5个子系统。其中负责实验样品蒸汽数据采集、传输和处理的部分是碳纳米晶体管构建的，而电阻随机存储单元（RRAM）和接口电路是由硅晶体管构建的。毫无疑问，这是一个组合型的气味探测芯片，而不仅仅是碳纳米晶体管构成的。

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标签芯片石墨烯 3D 多晶硅
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