半导体公司发掘本人境况困难。数十年来，硅的旧例翻新使该行业连续坚持赢余和不休得到使人回忆粗浅的机能改良。近来，企业越来越难以从硅中猎取更多价钱。这类逆境让企业连续在斟酌用甚么材料来代替硅以及何时代替硅。以石墨烯为例，它被誉为是一种具备同等于或当先硅机能潜力的奇妙材料。但是，这类材料的贸易化也许需求25年的光阴，需求在研发和本钱成本上投入洪量资本才具将其投入临盆。由于现在洪量的资本都被分派给了硅，公司高管们必需断定恰当的机遇，将核心转向下一种物资——只管成果不必要赢得保证。从攻破性发掘到改革型产业运用的道路也许是悠久且曲折的。一般，紧随第一次也许的巨大发掘是几十年的开采、改良和实验。只管如斯，也没法保证必要会胜利。全国各地的实习室里四处都充满着曾经很有出路的技巧，但这些技巧从未在商场上赢得贸易用处。这一先例让高管们在决计何时何地投资新兴翻新时举棋未必。关于每一个把赌注押在新兴数字技巧上的公司来讲，珍稀十个比赛敌手绝对错过了这股潮水，他们必需急起直追。光阴将会通告咱们，柯达近来进军比特币行业，是一项孤立的办法，依旧一个有预知之明的长远计谋。挑战远不只石墨烯：跟着半导体公司找寻鉴识并操纵下一波翻新成就，高管们必需选取不同的方法。要懂得看似绝对不同的开采材料何如也许树立新的生意模子和运用程序，就需求一个更宽广的视角。半导体公司的高管们理当操纵这一视角，拟定一个长远计谋，在监控复活翻新技巧的同时，从现有材料和技巧中讨取价钱。这类思惟形式将使企业在将来几年既能应对已知挑战，又能应对未知挑战。硅：步履维艰?硅，半导体产业中操纵的首要材料，汗青上连续与摩尔定律的身分一致，带来了空前未有的超过。先进的解析技巧、坚固实际技巧、主动驾驶汽车、数字技巧和物联网等推翻性和改革性的技巧，都是当代糊口中起初进的科技翻新技巧，都对硅材料机能的进一步改进提议了更高的请求。但是，人们对硅的将来及其撑持翻新的能耐提议了严峻的置疑:下列三种趋向也许讲明这点。机能改良慢慢导致订价压力硅为安排师和工程师供应了大展本领的舞台，数十年来硅的机能不休赢得擢升。看看20世纪70年月的数据就会发掘这些机能呈指数级改良。但是，比年来这一速率显然放缓。团体电脑的处置能耐曾经趋于稳定，智妙手机处置器机能的擢升也着手放缓——简而言之，硅正在加入没落期(见表1)。这些趋向象征着，在接续翻新的原形上树立比赛上风的公司，跟着其余公司的进展，它们的抢先身分着手下落。资本和研发成本不休飞腾跟着半导体公司转向下一代晶圆厂，它们的成本会接续飞腾。为了完成机能擢升,咱们估量公司必需增添高达40%的本钱开销(对新摆设的请求)和%的研发开销才具到达不异的迷糊量(见表2)。本钱成本增添的首要原由在于临盆摆设,自从该行业向多重图式过渡以来，已增添了约20亿美元。绝不希奇，集成摆设建立商敏捷增添了在抢先节点技巧上的研发投资。硅的物理束缚除了贸易上的挑战，硅机能能否会接续改良也是谬误定的，由于翻新曾经到达材料的物理控制性。比方，节点长度正在靠近传导通道宽度，这会导致机能遭到严峻束缚:硅晶体管将由于地道效应、暴露和热题目等小维度的量子效应而中止劳动。光刻、仪器和纳米机关建立的控制性也将妨碍超过。为甚么石墨烯也许改动现在的逆境?该行业正在实验几种奇妙的新材料，包含硅烯、锗烯和黑磷，但石墨烯被吹嘘为最有潜力的材料(见表3)。年，英国曼彻斯特大学(UniversityofManchester)的两位协商人员发掘了一种原子厚度的石墨烯，这一发掘引发了人们的料想，即它也许成为硅的高等替代品。石墨烯的性格让各行各业的公司垂涎欲滴:据估量，石墨烯的挪动性约是硅的倍，它的机动性和其余性格使它成为从电池技巧到触摸屏等光电子产物等一系列运用的巴望筛选。近来的专利、学术论文和协商论文表清晰人们对石墨烯的宽广爱好。只管如斯，石墨烯的采纳依旧很艰巨的。那末是甚么妨碍了石墨烯的采纳呢?咱们曾经断定了四种束缚，两个技巧束缚和两个产业束缚。在技巧方面，带隙工程仍旧是一个首要阻滞:没有带隙，石墨烯开关就没法合上。在往昔的十年里，协商人员潜心于收拾这个题目，但尚未破译这个题目。别的，石墨烯建立必需形成高品质的晶体，并与现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)器件兼容。在产业方面，晶圆厂需求投入洪量资本，但半导体公司的大部份资本与现在的晶圆厂改进方案相关。别的，硅曾经占有了一个集成的价钱链，但要为石墨烯从头创做一个价钱链需求数十亿美元的投资。斟酌到这些谬误定性，咱们瞻望石墨烯的采纳和商场增进将分为三个阶段:坚固剂阶段、替代硅阶段和革新性电子阶段(见表4)。在近期，咱们祈望石墨烯也许做为硅的坚固剂，由于石墨烯的庇护层也许用来擢升互连的牢靠性和机能。现在，铜互连上采纳了14个纳米氮化钽金属屏蔽，以避让分散到硅中。在小于10纳米的空隙中，分散成为摆设妨碍的首要原由。石墨烯屏蔽比钌和钴等另外替代物具备几个上风，包含庇护能耐更好、惟独它们的1/8巨细、互连速率快30%左右。石墨烯现在没法大范围运用的首要原由有两个。石墨烯的变化和涂层历程的请求需求在建立历程中赢得充足进展和调整。别的，石墨烯的成本必需大幅消沉，才具完成贸易化大范围临盆。咱们瞻望，起码需求5到10年的光阴来收拾这些题目后，石墨烯才具成为硅的一种可行替代品。在将来的10到25年里，石墨烯将代替硅做为半导体的首要材料，前提是协商人员也许找到征服其带隙束缚的办法。只管如斯,石墨烯将在运用程序中操纵其技巧的长处(如高速、低耗费、范围小和机动性)比其余材料更恰当电子运用程序(见表5)。咱们的解析计较了数据处置、无线通讯和耗费电子产物中石墨烯的总可寻址商场价钱将为亿美元。整体而言，达观的展望显示，到年，石墨烯半导体的商场价钱希望到达亿美元左右。抢先的半导体企业理当何如进展?汗青讲明，有些技巧需求很永劫间才具贸易化，但一旦加入商场，它们就可以敏捷改动行业。依照咱们的阅历，有过操纵宽广网络发掘下一个革新性技巧的公司，不时更有能耐承担行业推翻。石墨烯的前程遭到所议论的严酷技巧和贸易挑战所对消，这些挑战也许妨碍石墨烯做为硅替代物的操纵。因而，在评价石墨烯的真实潜力时，半导体行业的高管们理当操纵机关化翻新办法来评价他们的筛选。翻新x射线由三个典范(翻新计谋、技巧停止和翻新实际(见表6))的10大题目构成。收拾这些题目也许扶助企业头领者在探求翻新的同时更好地懂得其布局的能耐，并撑持在操纵石墨烯或不操纵石墨烯的景况下寻求不同的方案。其完毕是拟定了一项计谋，为企业举办推翻性的、技巧启动的行业改革做好筹备。在对硅举办了长远且富裕成绩的开采后，高管们着手斟酌用甚么来代替硅，并供应近似的翻新弧线。石墨烯的性格引发了人们的设想力，但到现在为止，它的物理控制使它没法被定名为硅的承袭人。近来的技巧翻新汗青讲明，进展态势也许会敏捷产生改动——因而，高管们理当把石墨烯视为一个有力的比赛者。不管终究完毕何如，半导体企业均也许经过采纳潜心于机关化翻新的思惟形式来定位本人，以应对推翻性技巧，并使本人在比赛中锋芒毕露。
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