1nm是什么概念？用对比就很清晰了，一个硅原子才0.384nm。1nm都没有三个硅原子合在一起大，也就是说，1nm芯片晶体管结构中栅极的线宽，仅够两个硅原子并列，三个都挤不下。

从当前的理论来看，1nm芯片已是硅基芯片的理论极限了，因为到了这个制程工艺，量子隧穿的效应将无法避免，简单来说，就是电子会从一个晶体管无法控制地跑向另一个晶体管，使得晶体管的“0”和“1”状态混乱起来，导致该晶体管失效，芯片也就自然无法正常工作。

其实在7nm制程时，量子隧穿效应已有一定机率出现了，只是通过特殊的新结构来解决罢了，但这样的结果就功耗加大，芯片发热量增加。

而且这样的新结构到了1nm时，因为量子隧穿效应的发生率太高而失效，能耗与发热量都超过了可以接受的范围。

当然，理论是不断地进化的，据说IBM与三星在不久前就声称研究出了所谓的“VTFET技术”，即“垂直传输场应晶体管技术”，以垂直方式堆叠晶体管，让芯片的电流以垂直的方式进行流通，以此减少量子隧穿效应，进而将硅基芯片的制艺推进到1nm以内。

然而这更像是拿着不完善的实验室数据来吹嘘，提前吸引市场关注、提振股价，距离实验室出成果还有遥远的距离。

正因为目前最成熟的硅基芯片都无法解决1nm芯片的量子隧穿效应，秦克对这份S级知识充满了兴奋，他很想看看系统的知识里，是如何解决这个量子层面的难题。

而这篇《一种适用于1nm芯片的全新型碳晶复合纳米材料制作全流程》里提及到的碳晶复合纳米材料，确实也给了他非常大的惊喜。

虽然没法子全部看明白，但七成左右的内容秦克还是能弄懂的，关键的技术细节部分不懂也能能猜个大概。

他越看越是精神振奋。

系统这份S级知识的核心是“碳晶复合纳米材料”，这是碳基路线的新型材料。

碳基芯片并不是什么新概念，各国都加大力度来研究这个新方向，它的代表就是石墨烯芯片。

当科学家们发现硅基芯片已几乎将“摩尔定律”折腾到失效了，就开始从芯片材料上着手，尝试寻找替代硅基材料的新型材料，目前主流的就是碳基材料，已有了不少的研究成果。

最出名的是基于碳的N型半导体、P型半导体，以及碳纳米管场效应晶体管。

夏国在这方面弯道超车，走在世界的前列。秦克在年初时从《物理学报》看到的那篇由姚文城、方世骥写的《基于冷源晶体管物理机制的亚60器件模拟研究》，里面提及到的就是“迪拉克冷源晶体管”也是属于碳纳米管场效应晶体管材料之一。

但包括夏国在内，这些碳基材料技术大多数并不成熟，只能停留在实验室阶段。一来是至今未能完全解决二维材料的高阻、低电流问题，二来是它的工业化生产比硅基芯片难很多。

众所周知，碳纳米管需要对碳原子进行提纯，但碳比较活泼，对它的提纯难度很大，目前能工业化生产的碳纳米管最大提纯度只有99.99%，而想要碳基芯片性能稳定，纯度必须保证在99.9999%以上。这意味着市场根本就无法提供能制作芯片的合格碳纳米管。

碳基芯片制作的难点还有元件的组装问题，即在晶圆上均匀摆放碳纳米管，但精确定位和连接碳纳米管非常困难，目前技术远远无法突破。

而这份S级知识里的碳晶复合纳米材料，是以石墨烯加上镓、铟、铋、锗、钼、铪、钯、钪、钇等十三种金属元素及其氧化物，组成了三维立体的全新型碳纳米管材料，因为形状像结晶，称之为“碳晶复合纳米材料”。

它完美地解决了上述两个问题。

首先因为特殊的结构特点，使得游离的碳原子特别少，制造出来碳晶复合纳米材料本身的纯度就能达到9个9，远远超过碳基芯片性能稳定要求的99.9999%，不需要二次提纯。

而且酷似结晶的完美三维立体结构，里面包含了十三种金属及其氧化物组成的漏极、源极、接触电极、绝缘材料，能够大幅降低电阻和提高电流，还能够有效减少量子隧穿效应的影响。

元件的组装问题同样很好解决，特殊的三维结构使得它可以轻松的相互吸收，整齐排列为完美的直线，可以轻松制造出超过12英寸的大尺度晶圆片。

《仙木奇缘》

但光是这些优点，“碳晶复合纳米材料”还称不上“S级知识”。

“碳晶复合纳米材料”最大的优点是，它能实现电荷量子比特的普适量子逻辑门操控，即它能用于量子芯片的制造。

“碳晶复合纳米材料”本身的三维特殊结构，使得它组成晶圆并蚀刻了特定的电路后，通过激光激发，就能使“碳晶复合纳米材料”的两端“仓库”能同时存储出现纠缠的量子信息及对应的逻辑门，也就是“是”、“非”和“是或非”三种逻辑状态。

这居然是一种能同时完美兼容碳基芯片与量子芯片的逆天材料！

“碳晶复合纳米材料”制造方法被系统评定为S级知识的真正原因就在于此！