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在美华裔研究发现 “迄今为止最好的半导体材料”——立方砷化硼
7月,来自麻省理工学院、休斯顿大学和其他机构的科学家宣布,他们已经证明立方砷化硼在导热和导电方面比硅的性能更好,为更小和更快的芯片提供了新的可能性。该团队包括麻省理工华裔教授陈刚,他是麻省理工学院机械工程系的前系主任,曾被美国司法部调查了一年之久,后来该机构因缺乏证据而撤销了间谍罪指控。
陈刚,是知名的华人学者,美国国家工程院院士、美国人文与科学院院士、国际传热学的领军人物,美国麻省理工学院(MIT)教授。就在今年7月21日,美国麻省理工学院(MIT)教授陈刚及研究人员在极具权威性和影响力的世界顶级学术刊物《科学》(Science)杂志发文称,他们发现了一种新的半导体材料——立方砷化硼,这种新材料可能比硅更好应用于半导体芯片中。
“发热是电子产品的主要瓶颈,这种新材料(立方砷化硼)是潜在的‘游戏规则改变者’。”陈刚表示。如果研究者未来能够克服工业生产的障碍,立方砷化硼将有希望成为下一代电子产品的候选者,或许能够对整个半导体行业产生颠覆性的影响。
这个研究小组发现了据称是“有史以来最好的半导体材料”,甚至比地球上几乎所有电脑芯片都使用的硅材料更好。
立方砷化硼为人类开拓新未来
如果基于立方砷化硼的半导体被证明是可行的,那么它可能要在几十年后才能被用于商业化的芯片。但最终,这种新材料可能会帮助设计者克服当前模型的自然限制,制造出更好、更快、更小的芯片。而如果对陈刚这样的专家进行打击就可能导致人类错过这样的发明。


尽管硅在芯片行业中无处不在,但它并不是最好的半导体。首先,它不能很好地导热,这意味着芯片和消费设备往往需要包括昂贵的冷却系统,否则有过热的风险。根据7月份的研究,立方砷化硼的导热性比硅好10倍。陈刚在该研究的一份新闻稿中说:“产生热量是电子产品的一个主要瓶颈。”他称这种新材料是潜在的“游戏改变者”。


该研究还显示,立方砷化硼在传导电子和其带正电的对应物“电子洞”方面比硅更好。后者是硅的一个特别明显的弱点,限制了硅基半导体的速度。


芯片设计者在追求更小更快的芯片的过程中,开始碰到了硅的自然极限。研究人员正在公开谈论摩尔定律的终结,摩尔定律是英特尔联合创始人戈登·摩尔在1975年做出的预测,即芯片中的晶体管数量将每两年翻一番,此后一直是半导体行业的指导之星。


研究人员正在探索如何通过芯片的新材料或量子计算等新技术从新的计算机中挤出更多的速度。像立方砷化硼这样的材料,如果它们能够被商业化可能会帮助设计者继续制造更小更快的计算机芯片。但是,在立方砷化硼能够在实验室外使用之前,仍有很长的路要走。根据麻省理工学院的说法,这种材料只能小批量制造,而且研究人员需要特殊的设备来研究其特性。


陈刚在新闻稿中说:“硅是整个行业的主力军。”他指出,科学家们已经花了几十年时间来开发程序,将硅提纯到芯片制造所需的水平,达到99.99999999%的纯度或所谓的10-9水平。但陈说,如果未来的研究能够克服工业生产的障碍,立方砷化硼可能成为“下一代电子产品的一个有希望的候选者”。
回顾事件经过:
2021年,美国政府拘捕陈刚:
2021年1月14日,陈刚教授被捕,因被指控犯有某种形式的拨款欺诈(涉嫌未向美国能源部披露与中国多个实体的合同、任命和奖励),在2017年向美国能源部申请270万美元拨款时隐瞒了自己与中国政府机构的关系。他对所有指控都不认罪。
拘捕时,美国检方提供的证据如下:
1、从2012年开始,陈刚在中国担任了多种职务,旨在通过提供建议和专业意见,推动中国的科学技术发展,换取经济补偿。包括担任在中国驻纽约总领事馆的邀请下,担任“海外专家”,以及至少参与了两项中国人才计划。从2013年起,陈刚在麻省理工学院的研究获得了美国联邦机构超过1900万美元的资助。与此同时,陈刚大约获得2900万美元的国外资金,包括1900万来自中国南方科技大学的资助。
2、从2017年至2019年,陈刚担任多个中国实体的技术顾问角色,同时申请并获得了美国能源部的拨款,资助他在MIT的部分研究。但他被指控没有按照能源部的要求,披露他和中国的关系。
此外,陈刚在2018年的纳税申请表中,也没有向美国国税局披露,他在中国持有一个超过1万美元的银行账户信息。
麻省理工学院和斯坦福大学对陈刚的声援:
在陈刚被捕后的10天里,麻省理工学院160多名教职员工签署公开信,声援陈刚。学院校长更是严正声明,刑事诉讼中引用的“来自中国的1900万美元经费”并非陈刚个人所得,而是麻省理工学院和中国南方科技大学进行的一项广为人知合作的一部分。
2021年2月,斯坦福百余名教职员工致信斯坦福校长和教务长,表示对陈刚的刑事诉讼将一些符合学术界公认规范的学术教学活动作为“不当行为”,对学术自由构成严重威胁,敦促校长和教务长发表公开声明,重申斯坦福大学对国际合作的支持。
2022年1月,美国政府撤回了对陈刚在申请拨款时撒谎的指控:
到2022年1月,联邦检察官撤销了政府对麻省理工学院机械工程教授陈刚的指控,这是“中国计划”一次引人注目的挫折陈刚教授自2000年以来一直是美国入籍公民,这起案件针对的是一名得到校方大力支持的精英科学家,是迄今为止撤销的案件中最重要的一起。
备注:美政府“中国倡议”计划
美国司法部曾通过一项名为“中国倡议”的计划,指控数十名中国和美国华人学者隐瞒他们与中国机构的关系,以便偷盗先进技术给中国政府。该行动由特朗普政府发起,因特别针对华裔科学家、破坏合作研究的气氛而受到批评。
在撤销陈刚教授的案件一个月后,司法部解散了“中国倡议”计划。负责国家安全的助理司法部长马修·奥尔森(Matthew Olsen)当时说:“我们助长了一种有害的看法,即司法部在调查和起诉与中国有关的犯罪行为时采用较低的标准,或者我们对与中国有种族、民族或家族关系的人持有偏见。” 
科学家们还认为,对陈刚的调查使学者们,特别是那些来自中国的学者不愿意移居美国,使美国没有机会从他们的研究中受益。专家们指出,缺乏熟练的科学和技术专家是美国恢复在研究和开发方面的突出地位的主要制约因素,包括重建国内半导体制造业。一项研究估计,美国将需要增加50%的芯片制造劳动力,以取代亚洲作为芯片制造中心的地位,这些人才需要来自海外,包括中国。美国的竞争力来自像陈刚这样杰出的人才。
https://cn.nytimes.com/usa/20220121/gang-chen-mit-china-initiative/dual/
https://www.nbcnews.com/news/asian-america/mit-professor-wrongfully-accused-spying-china-helps-make-major-discove-rcna44637
https://www.163.com/dy/article/HFLHSQ5L053722MS.html?f=post2020_dy_recommends
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