一直以来，硅都是芯片行业的核心材料，仿佛是这个领域的“老大哥”。然而，最近北京大学的研究团队却带来了一个令人眼前一亮的突破——他们开发出了一种全新的芯片制造方法，这次的主角不是硅，而是另一种金属元素：铋。
据《趣味工程》报道，这种基于铋的新技术相比英特尔和台积电目前最先进的商用芯片技术，速度提升了40%，功耗降低了10%。北京大学的研究团队在《自然》杂志上发表了一篇论文，题为“通过外延单片三维集成实现低功耗二维环绕栅极逻辑”。那么，铋到底是什么？它是一种后过渡金属，与铅、镓、铟、锡等元素属于同一类。与硅不同，硅是一种类金属，在多种场景下都是一种半导体，而铋只有在沉积成足够薄的层时才表现出半导体特性。
与此同时，芯片行业还有其他动态。台积电的下一代2纳米硅芯片预计将在今年晚些时候推出，但要到2027年及以后才会应用于PC芯片。博通和英伟达据称正在测试英特尔的18A工艺节点的制造，甚至连AMD也对这一工艺表现出了兴趣。
在这一时期，华为也在进行一项重要的技术测试——一种新的极紫外（EUV）光刻机。据说，这种光刻机的性能可以与ASML生产的顶尖产品相媲美。ASML是全球领先的光刻机制造商，其设备被台积电、英特尔等公司广泛使用，而华为的这款光刻机预计将于今年晚些时候投入生产。
回到北京大学的研究成果，论文中提到的关键技术是：通过低温单片三维集成实现的晶圆级多层堆叠单晶二维环绕栅极（GAA）结构。其中，高迁移率二维半导体Bi2O2Se通过高K层状原生氧化物Bi2SeO5外延集成，界面原子级平整，实现了280 cm²/V·s的高电子迁移率和接近理想的62 mV/dec的亚阈值摆幅。尽管这些技术参数听起来有些晦涩难懂，但其核心意义在于：这种新技术在性能上有了显著提升。
目前，英特尔和台积电的芯片技术虽然已经非常先进，但所谓的“3纳米”技术更多是一种营销术语，而非实际的物理尺寸。例如，台积电用于最新苹果芯片的N3E节点，其栅极间距至少为45纳米，金属间距为23纳米；英特尔的18A节点金属间距则为30-36纳米。这些数据都远高于所谓的“3纳米”标准。
北京大学的研究团队声称，他们的新技术相比尖端商用硅节点，运行速度提高了1.4倍，而功耗仅为90%。虽然英特尔和台积电的节点技术并不完全相同，这种对比数据的计算方式尚不清楚，但如果以5 GHz作为当前高端芯片速度的参考标准，那么新技术将有望达到7 GHz的处理器速度，这已经是一个相当高的水平了。
因此，北京大学的研究团队宣称他们制造出了“有史以来最快、最高效的晶体管”。尽管这一说法还需要进一步验证，但这项研究，加上华为的光刻机进展，无疑为“中国在芯片技术领域不断积累动力”的趋势提供了有力支持。
那么，中国芯片技术能否缩小与国际领先水平的差距？这似乎已经不是“会不会”的问题，而是“什么时候”的问题。当然，另一个悬念是，这种基于铋的芯片技术是否会成为其中的关键因素。多年来，人们一直在尝试用其他材料取代硅作为芯片的主要材料，但都未能成功。未来，铋是否会成为芯片制造领域的新宠？我们不妨拭目以待。
