5nm是物理极限芯片发展将就此结束？（一）

摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。然而事情的发展总归会有一个权限，5nm则是硅芯片工艺的极限所在，事实上，随着10nm、7nm芯片研发消息不断报出，人们也开始担心硅芯片极限的逐渐逼近，会不会意味着摩尔定律最终失效，进而导致半导体行业停滞不前。

为什么说5nm是现有芯片工艺的极限呢？

Source：源极 Gate：栅极 Drain：漏极

这个主要是由于现有芯片制造的原材料是“晶元”、或者说硅片，也就是硅，所以我们才说硅芯片。一块看起来非常小的芯片，实际上已经整合了数以亿计的晶体管，晶体管简单而言可以看作是一个可控的电子开关，晶体管由源极、漏极和位于他们之间的栅极所组成，电流从源极流入漏极，栅极则起到控制电流通断的作用，从而产生0 1数字信号，在目前的芯片中，连接晶体管源极和漏极的是硅元素。

然而随着晶体管尺寸的不断缩小，源极和栅极间的沟道也在不断缩短，当沟道缩短到一定程度的时候，量子隧穿效应就会变得极为容易，换言之，就算是没有加电压，源极和漏极都可以认为是互通的，那么晶体管就失去了本身开关的作用，因此也没法实现逻辑电路。

从现在来看，10nm工艺是能够实现的，7nm也有了一定的技术支撑，而5nm则是现有半导体工艺的物理极限，那么芯片的发展就此结束了吗？

其实问题分析到这，大家也应该明白了，不是硅片发展到头了，而是硅芯片的发展到了极限了，要突破这个极限的话，只能靠使用其它材料才代替硅了。

石墨烯

近年来，石墨烯被炒得很热，它具有很强的导电性、可弯折、强度高，这些特性可以被应用于各个领域中，甚至具有改变未来世界的潜力，也有不少人把它当成是取代硅，成为未来的半导体材料。

碳纳米管

碳纳米管和近年来非常火爆的石墨烯有一定联系，零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯都属于碳纳米材料家族，并且彼此之间满足一定条件后可以在形式上转化。碳纳米管是一种具有特殊结构的一维材料，它的径向尺寸可达到纳米级，轴向尺寸为微米级，管的两端一般都封口，因此它有很大的强度，同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。

碳纳米管和石墨烯在电学和力学等方面有着相似的性质，有较好的导电性、力学性能和导热性，这使碳纳米管复合材料在超级电容器、太阳能电池、显示器、生物检测、燃料电池等方面有着良好的应用前景。此外，掺杂一些改性剂的碳纳米管复合材料也受到人们的广泛关注，例如在石墨烯/碳纳米管复合电极上添加CdTe量子点制作光电开关、掺杂金属颗粒制作场致发射装置。