莠草 !? ( 赭晶體管與晶體太赫茲 )

莠草，是優點還沒被充分發現的草 ( 赭晶體管與晶體太赫茲 )

世界第一支晶體管的誕生看中了“鍺”的高純度；世界上第一塊集成電路的誕生，同樣選中了“鍺”。但兩次都僅僅就在半年之後，基於“硅”的集成電路，取代了鍺。“硅”雖然得到了最終的應用，但是最高的榮譽，應當歸於“鍺”！

雖然，對於鍺落敗於硅的事實，學界的大多數人將之歸咎於鍺價格昂貴且不耐熱的先天不足，但是綜觀“鍺”的命運跌宕，我們與其去苛責鍺的先天不足，還不如去自我反省一下人類應用鍺技術的局限！

曾幾何實，在冶煉锻造技術尚且落後的時代裡，今天早已被普遍應用不可或缺的“鐵”，還被稱為“惡金”。而相對而言，綜合性能穩定但表現平庸的青銅，却主宰了人類歷史長達4000年....。然而，平庸就是平庸，随著冶煉技術的提高，鐵可以煉作鋼，而青銅却永遠只是青銅！

“鍺”的命運何嘗不是如此？

不過，歷史終將給予每一個参與者公正的評價，就在“硅”壟斷世界電子信息產業60年的今天，就在全世界都快要遺忘“锗”的今天，曾經的落寞人在中國科學家年僅41歲的孫東明手中，再度上演王者歸來！

*2019年11月10日，《中國青年報》消息稱：中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心先進炭材料研究部，日前首次製備出以肖特基结作為發射結的垂直結構晶體管“硅-石墨烯-鍺晶體管”，成功將石墨烯基區晶體管的延遲時間縮短了1000倍以上，並將其截止頻率由兆赫兹提升至吉赫兹領域。有些看不懂，沒關係 !

它叫硅-石墨烯-鍺晶體管。在半導體薄膜和石墨烯轉移工藝下，它集合了硅、石墨烯、鍺的三者的優異物理性能！     

在多重材料復合下，它克服了早期鍺晶體管容易“熱失控”的致命缺陷、它突破了硅晶體管突破截止頻率的瓶頸、它達到了目前晶體管的最大開態電流流，在相較於以往同類晶體管總延遲時間短1000倍以上的優異性能下，他完成了由兆赫兹提升至吉赫兹，太赫兹領域也將觸手可及....

這些意味著什麼？

計算機的速度取決於時鐘周期，時鐘周期是計算機中最基本的、最小的時間單位，在一個時鐘周期内，CPU僅完成一個最基本的動作。CPU的時鐘周期，也稱“震盪周期”，而這個震盪周期的單位，就是“Hz”。CPU性能高低取決於CPU基本動作的完成速度，而CPU的基本動作，是偕同震盪周期的。換一句話講，更小的時鐘周期就意味著更高的工作頻率。

硅-石墨烯-鍺晶體管與CPU的時鐘周期有什麼關系？這就先要知道什麼是兆赫兹、吉赫兹、太赫兹？

什麼是“赫兹”？

所謂赫兹就是頻率單位“Hz”。以此類推，兆赫兹、吉赫兹、太赫兹，分别為“MHz”、“GHz”、“THz”。三者之間的進率，大致為1太赫兹=1000吉赫兹=100萬兆赫兹=10的12次方赫兹！換一句話說，1太赫兹=每秒鐘周期震動100萬兆次！

顯然，從已有的知識可以知道，硅-石墨烯-鍺晶體管的突破，即：“截止频率由兆赫兹提升至吉赫兹領域。未來更有望在太赫兹領域的高速器件中得到應用。

突破了多少？

此次在硅-石墨烯-鍺晶體管上的技術突破，落實到具體的電子產品效果上，意味著與之前世界的同類產品相比，中國的速度提升了1000倍！1000倍提速，每秒100萬兆次運行的太赫兹領域，又將為這個世界科技帶來怎樣的革命？

1、太赫兹成像技術 

太赫兹波能以很小的衰減穿透如紙張、布料、塑料等物質，太赫兹波甚至還可以穿透牆壁，其探測圖像無論是分辨率還是景深，當今世界無有與之匹敵者！

此外，太赫兹光子的能量與X射線相比，不會因為電離而破壞被檢測物質，因此太赫兹波適合對生物組織進行活體檢查至DNA級别！如此特性，使得太赫兹成像裝置未來在材料研究、安檢、醫學成像、和軍事成像等領域具有廣泛且不可估量的應用前景。

2、太赫兹通信技術

理論上說，在通信領域，頻率越高通信容量就越大。太赫兹波的頻率比目前使用的微波要高1~4個數量級，它能提供10Gbit/s以上的無線傳輸速率，這是微波無法達到的高度。

因此，作為無線通信發展的重要頻段，單個脈衝頻帶可覆蓋從GHz至幾十THz範圍的太赫兹頻段，已經被視為下一代6G通信發展的必然趨勢！所以，太赫兹就是世界下一代6G技術的入場券，誰先掌控了太赫兹技術及相關配套器件，誰就將掌握下一代6G技術的主導權。很顯然，在1000倍的超越下，這個主導權屬於中國！

3、太赫兹軍事技術 

根據當前太赫兹技術所表露出來的“特性”，學界普遍認為，未來的寬頻太赫兹雷達不僅能够對目標物體進行高分辨率的三維成像，而且它還能從光譜數據中提取出目標物成分的詳細信息。什麼意思？

在現有的軍用雷達技術探測下，美國F-22猛禽戰機的最小雷達反射面積僅為0.005-0.01平方米，即當F-22帶著炸彈呼嘯而來時，在雷達屏上顯示的不是一架戰機，而只會是一個乒乓球大小的微弱小光點..這到底是飛鳥？還是亂碼屏閃？稍有不慎，等待被攻擊的一方只有死亡！

然而，随著太赫兹技術的軍用化，隱形戰機的耀武揚威將被徹底終結，道理是：寬是屏太赫兹雷達的三維成像技術下，即使目標再小都可以明確他到底是飛鳥还是戰機，而能够從光譜數據中提取目標成分的能力，更是使得一切觀測目標在他的眼中，無異於解剖！

核武器可能被量子計算機化為廢鐵；"隱形"科技可能被太赫兹的運用而素顏盡現、無所遁形，矛與盾循環較勁，各只領風騷10 數年 !