文章来源：石墨烯广场

最近，IBM的研究者们利用晶圆级石墨烯合成出最先进的多功能集成电路，而这种晶圆级石墨烯是一种新型的半导体材料，这种新型的半导体材料可能具备改进无线电设备的能力，使其朝着低成本、高速传输的方向发展。具有里程碑式的纳米科学即将开启碳基电子设备和集成电路应用的新时代，这是当今硅芯片技术所无法达到的。

世界上科学家对石墨烯的这种单一电子性质进行了大量的研究，并试图将这种新材料应用在无线电领域或者射频通讯领域。随着大数据的应用，能够高效传输和接收大量数据集合的高性能移动设备将变得越来越重要。与传统技术相比，基于石墨烯的集成电路可以使移动设备例如智能手机、平板电脑或者穿戴电子设备能够传输更多数据给其周围的设备，并且传输速度更加迅速。

石墨烯是最薄的电子纳米材料之一，其是由单层蜂窝状结构的单碳原子层组成的。石墨烯具有出色的电、光、热和力学性能，这些出色的性能使其应用在设备中时具备成本低和更高效的潜力。石墨烯射频设备和当今低成本硅技术的结合可以使普通无线通讯设备具备智能感应器和射频识别标签，进而可以在相当远的距离传输数据。

其实，集成电路的生产过程是具有挑战性的，因为在传统集成电路的生产过程中，石墨烯薄片的原子尺寸很容易被破坏。作为石墨烯科技研究领域的领导者，IBM在2011年世界展示大会上证明了“概念验证”：在宽频混合器中合成一种类石墨烯集成电路是完全有可能的。然而由于生产过程中的恶劣条件，石墨烯晶体管的性能不可避免地受到了影响。从此，IBM的科学家开始专注于提高现代无线通讯设备的性能。

利用一个包含生产互补金属氧化物半导体主要生产过程的新方法，IBM的一组研究者已经解决了这项难题，并且组装和测试了世界上首例多平台石墨烯无线电频率接收器，这是迄今为止，世界上最复杂的石墨烯集成电路。为了证明此回路具备应有的功能，类似于用手机收发短信那样，研究者们可以用它来传递文本信息，例如，用这个石墨烯集成电路来传递“IBM”这个三个字母。

此次制备的石墨烯集成电路的性能比以前报道过的石墨烯集成电路的性能强一万倍，这是石墨烯技术应用领域极其重要的一步，这项技术的实现，可能会有助于低成本、高性能的无线通讯系统的实现。“这是首次报道石墨烯设备和石墨烯集成电路在无线通讯中体现出的性能可以和硅技术相媲美。”IBM研究者物理学教授Supratik Guha说道。

IBM研究者们研发的这种全新方法完全颠覆了传统的硅集成电路的生产流程。这种新方法把石墨烯晶体管当做集成电路生产步骤中的最后一步，这样就保留了石墨烯装置的原有性能。多平台石墨烯无线电频率接收器包含有三个石墨烯晶体管、四个感应器、两个电容器和两个电阻器。电路中的组成部分被整合成0.6平方毫米的区域，并且在200毫米的硅生产线上进行组装，这种石墨烯集成电路生产线具有前所未有的复杂性，并且具有最高的硅CMOS器件生产能力。这种新的生产方法同时也使硅CMOS主干上3D异质整合成为可能。

在任何的无线通信系统中，接收器是非常关键的组成部分。此集成电路工作状态消耗的能量小于20mW，在多重GHz频率下，此集成电路中的接收器是所有石墨烯无线频率集成电路中转换效率最高的。测试发现，在4.3GHz的信号强度下，他们成功地接收和储存“I、B、M”这三个信号，并且没有任何失真，从而证实了石墨烯集成电路在目前无线通讯领域应用的可行性。