石墨烯材料芯片如何取代硅材料？

相对于通过前端设计提升微结构来提高芯片性能，通过后端设计来提升主频显然更加简单粗暴，而且随着Intel在IPC上已经遭遇紧瓶，相信全球其他IC设计公司在各自的微结构达到Haswell水平后，IPC很有可能也会相继撞墙。因此，提升主频已经是成为了提升CPU性能的不二之选。

硅基材料集成电路主频越高，热量也随之提高，并最终撞上功耗墙。目前硅基芯片最高的频率是在液氮环境下实现的8.4G，日常使用的桌面芯片主频基本在3G到4G，笔记本电脑为了控制CPU功耗，主频普遍控制在2G到3G之间。

但如果使用石墨烯材料，那么结果就可能不同了。因为相对于现在普遍使用的硅基材料，石墨烯的载流子迁移率在室温下可达硅的１０倍以上，在实验室环境下最高可达100倍，饱和速度是硅的５倍，电子运动速度达到了光速的１／３００。同时具有非常好的导热性能，芯片的主频理论上可以达到300G，并且有比硅基芯片更低的功耗——早在几年前，IBM在实验室中的石墨烯场效应晶体管主频达155G。

因此，采用石墨烯材料的芯片具有极高的工作频率和极小的尺寸，而且石墨烯芯片制造可与硅工艺兼容，是硅的理想替代材料——在前端设计水平相当的情况下，使用石墨烯制造的芯片要比使用硅基材料的芯片性能强几十倍，随着技术发展，进一步挖掘潜力，性能可能会是传统硅基芯片的上百倍！同时还拥有更低的功耗。