Intel|石墨烯败了：Intel退钴还铜( 三 ) 石墨烯|自然铜|钴矿|石墨烯败

imec计划计划采用原子形状的沟道（Atomic Channel），其沟道采用厚度为1到多个原子层的2D材料。imce所指的2D材料为半导体单层过渡金属二硫属化物（Dichalcogenide），化学式为MX2 。此处的M为Mo（钼）、W（钨）等过渡金属元素。X为硫、Se硒、Te（碲）等硫硒碲化合物（16类元素）， imec通过采用2D材料和High NA EUV ，开拓了1纳米以下的工艺。
而台湾大学、台积电和麻省理工（MIT）在去年共同发布了1nm以下芯片重大研究成果，用二维材料和半金属铋（Bismuth ，化学符号Bi）或可突破1nm ，该二维材料指的是二硫化钼（Molybdenum disulfide, MoS2）。
铋材料可以大幅降降低电阻并提高电流，使其效能媲美硅材料，有助于半导体行业应对未来1nm世代的挑战。这项研究成果由台大电机系暨光电所教授吴志毅，与台积电和MIT研究团队共同完成。已在国际期刊Nature上发表题为“Ultralow contact resistance between semimetal and monolayer semiconductors”的研究论文。
无论是钌、钼还是半金属铋，他们的主要优点是可以消除衬垫，为主要金属提供更多的沟槽或通过体积。回流退火或激光退火可以使晶粒尺寸最大化。
石墨烯已经败下阵来
其实在铜互连的取代者中，石墨烯早先的呼声也很高。有很多研究表明石墨烯的潜力很大，石墨烯的强度是钢的100到300倍，其最大电流密度比铜大几个数量级，是地球上最强、最薄、也是迄今为止最可靠的导电材料，再加上石墨烯具有较大的载流子迁移率和热导率，加上较小的材料体积，成为电子电路中铜互连的可行替代品。
多个科研院所和高校都研究证明了石墨烯能够提高材料传输电荷的能力。也证明了石墨烯有朝一日可以取代传统的铜，成为在计算机芯片周围传输数据和电力的互连的最佳材料。
但就当下产业链配套而言，石墨烯不容易制造，而且端到端比较表明石墨烯流动不均匀，无法实现增强铜互连的低电阻。如何实现石墨烯低成本规模化生产也是个一大问题。石墨烯面临的问题比1990年代使铜集成变得困难的问题要困难得多。所以我们可以看到，这几年关于石墨烯的进展已经没那么响亮了。
光互连能否取代铜互连呢？
现在光芯片的话题很高，尤其是随着电子芯片逼近摩尔定律极限，于是光芯片开始走入行业的研究范畴。关于铜与光传输介质的争论始于人们意识到光子可用于传输数据的那一刻。
早在上世纪70年代，贝尔等国际电信巨头就用光纤取代了数千英里长的铜质电话电缆，虽然光纤电缆被广泛使用，但光背板互连仍然很少见。
光芯片，一般是由化合物半导体材料（InP和GaAs等）所制造，通过内部能级跃迁过程伴随的光子的产生和吸收，进而实现光电信号的相互转换。
可以看出，光芯片所采用的是光波来进行信息载体。相比于电子集成电路或铜互联技术，光芯片展现出了更低的传输损耗、更宽的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力。所以，从原理上来看，其自然是不需要铜互连。
那么光互联会否取代铜互连呢？最近被英特尔和英伟达投资的一家初创光芯片企业Ayar Labs CEO Mark Wade预计，在未来十年内，随着光学I/O产品出货量的增加，光波导将开始取代PCB上的铜迹线。