大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于纳米金属材料IBS机制的问题,于是小编就整理了2个相关介绍纳米金属材料IBS机制的解答,让我们一起看看吧。
可保护细胞免受辐射损伤的新型纳米晶体治疗方法是怎样的?
通常理想的情况是,在辐射到达我们身边之前,通过屏蔽材料或衣物,保护身体免受破坏性辐射的伤害。但现在,韩国的研究人员已经开发出一种新型药物,可以防止辐射造成的一些组织损伤,这种药物在对培养的人类器官和小鼠的测试中显示出了希望。
辐射对组织的伤害有几种方式。第一种是DNA被辐射直接击中,能量导致突变。第二种是更间接的,当辐射击中体内的水,产生自由基分子,称为活性氧物种(ROS)。这些自由基会对细胞和组织造成广泛的损害。新的治疗方法是针对后一种情况而设计的。韩国基础科学研究所(IBS)的研究人员转向了可以帮助反击ROS的抗氧化纳米材料。
“过多的活性氧物种在一些主要疾病中被发现,包括败血症、癌症、心血管疾病和帕金森病等,”新研究的作者Taeghwan Hyeon说。
两种纳米晶体作为抗氧化剂特别突出:氧化铈和氧化锰。这些材料在过去被证明能有效去除ROS,但它们通常需要高剂量。因此,新研究的团队将这两种材料结合成一种处理方法。研究人员将两者叠加在一起,发现组合比任何一种单独使用效果更好。这种效果似乎使氧化铈表面的氧空位增加,使其能够与更多的活性氧物种结合。
研究小组进行了一系列测试,以确保纳米晶体处理的有效性和安全性。第一批实验是在有机体上进行的--从人类细胞中生长出来的器官的微小活体复制品。在这种情况下,他们建立了人类肠道的模型,治疗似乎效果不错。
“与未预处理组相比,用CeO2/Mn3O4纳米晶体预处理的有机体表达了更多与肠道干细胞增殖和维护相关的基因,而较少的细胞死亡基因,”该研究的第一作者之一Sang-woo Lee说。
随后研究人员进行了一项小鼠研究,小剂量投递。果然,这些药物的效果也很好--67%的动物在30天后存活下来,而且在内脏、循环和骨髓细胞中记录到较少的氧化应激。重要的是,这比现有的防辐射药物的剂量小得多。阿米福斯汀经常被用来帮助保护接受癌症放疗的患者,而新的纳米晶体剂量只是通常阿米福斯汀剂量的1/360。
“为了确保一种放射保护剂在临床上的安全和广泛应用,关键是在低剂量下保持高催化功效,”该研究的作者Kyungpyo Park说。“这种CeO2/Mn3O4纳米晶体证明了它强大的抗氧化作用,只需小剂量就能有效保护我们的全身。”
当然,目前这种治疗方法离人类使用仍有一定的距离,但研究人员希望动物和类器官测试结果能延续下去。
该研究发表在《先进材料》杂志上。
摩尔定律即将失效,中国芯片业应该如何应对?
美国目前的应对方法——张首晟组建的“IBM-斯坦福自旋电子研究中心”提出电子自旋理论并正在将其成功产业化,如果成功,这对美国电子业、芯片业来说无疑是重获新生。
美国六大科技公司投资这一科研项目的合作模式,对企业还有另一个好处。比方说现在斯坦福做的还是一个比较实验性的工作,但斯坦福的学生毕业后大部分会去六大科技公司,因为他们平时做研究时就与公司保持紧密联系,这样一旦做成,最后开花结果可能还是在公司里面。中国在产学研相结合问题上一定要迈出这一步。
虽然中国一直非常注重前端的创新,但总的来说不成功。这一重新洗牌机会也是中国芯片业唯一一个可以弯道超车的机会。台湾地区在上世纪60-70年代抓住了芯片设计与代工相脱节的机遇,赚了很多钱。中国大陆这么多年,基本上是在用政府的良好政策和较低人工成本来拷贝这一模式。
清华大学及中科院物理所在这方面做的实验也很漂亮。就电子自旋学来说,中国科研界在寻找更容易生产的材料及把工作温度提得更高两个方面,已经做了很多工作。
当然要弯道超车的前提是,半导体工业也要有超前意识,不能整天打价格战,说我们这里便宜你们就过来。这不是一个很成功的模式。中国政府完全可以来做这方面的研究和投资,但最好的方式还是要比较有意识地与工业界联系,使后者也成为一个股东,不用承担太大风险。中国已经有一些知识产权,但一个东西要做成一个行业需要成百上千个专利,中国仍有机会介入。但如果不做的话,美国又会把整个领域占领,到时候中国将又碰到同样的问题——跟在后面、花很多钱去买专利。
还应对什么,抓住机会啊,摩尔定律失效对中国芯片业就是天大的好消息,是台积电、三星最不愿意面对的结局!在芯片制程竞争的赛道上,台积电、三星等巨头已经把中国选手甩开了四五圈,摩尔定律失效意味着台积电和三星被迫停下奔跑的脚步,然后眼睁睁看着中国芯片制造企业追上来。
摩尔定律失效,是台积电、三星等芯片代工巨头最不愿意面对的局面,这意味着国内芯片制造企业逮到了一个千载难逢的机会。
摩尔定律对中国芯片制造业来说,是一个残酷的存在:集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换句话说,芯片工艺制程的换代速度是一年半到两年时间。
芯片工艺制程换代的这个速度有多恐怖?我们来对比汽车产业和家电产业。汽车的垂直换代时间一般是5年,当然也有超过5年的,比如沃尔沃S60八年不换代,被网友吐槽的体无完肤。家电产品中的大家电一般三到四年换代(不是推新型号)。和芯片工艺制造换代相比,这就是龟速。
芯片换代速度快使台积电、三星很轻松地将国产芯片制造企业甩在身后。特别是芯片代工巨头台积电,这几年制程工艺换代速度明显加速,从2014年起,几乎是每一年换一代,超越摩尔定律。具体见下图:
国产芯片制造企业的排头兵是中芯国际,目前14nm制程工艺还没有完全搞定,而台积电已经启动7nm量产,最快明年就能导入5nm制程工艺,整整领先中芯国际三代。中芯国际追台积电追的满嘴是灰,真的不能用一个“苦”字来形容。
芯片制造还是资金高度密集行业,一条28nm工艺制程芯片生产线的投资额大约在50亿美元,20nm工艺制程生产线高达100亿美元,随着制程工艺升级换代,生产线投资呈几何级飙升。
制程工艺落后,就很难吸引到高通、苹果、华为、联发科等大客户,生产线投资难以收回,企业就难以进入“鸡生蛋,蛋孵鸡”的良性循环。
这就是台积电、三星碾压国内芯片制造企业的秘密:我只需要保持制程工艺领先你一到两代,就能让你汤都喝不到,只能闻味儿。
现在好了,摩尔定律如果失效,台积电、三星利用代际差碾压国内芯片制造企业的竞争策略将失效,一旦中芯国际获得和巨头们并跑的机会,就可能抢到华为、苹果的芯片订单,经营进入良性循环。届时,芯片代工领域将由现在的两强争霸,变为群雄纷争,一举扭转国产芯片的被动局面。
受物理规律限制,在没有找到新材料的前提下,摩尔定律将很快失效。让我们拭目以待。
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自英特尔的联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)于 1965 年经过观察称每隔 18~24 个月,集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍,芯片的性能也会随之翻一番,以他名字命名的「摩尔定律」便成了几十年来半导体行业进步背后的金科玉律。
▲戈登·摩尔
像是在上世纪 60 年代第一批集成电路上的 10 多个晶体管到目前的芯片上动辄上百亿个晶体管,摩尔定律在很大程度上主导了科技产品的迭代更新以及自我实现。
▲苹果 A12X 芯片上集成了 100 亿个晶体管,图自:Apple
不过这一套几十年来一直管用的定律却也越来越显现出了其局限性,最突出的表现便是各大半导体厂商近年来被用户吐槽的「挤牙膏」行为了。
就连发现摩尔定律的英特尔自己,若按照其 2007 年之后提出的每两年「钟摆」(Tick-Tock)策略进行产品升级,本应在 2016 年就推出其 10nm 工艺的处理器,然而事实上英特尔的 10nm 处理器已经连续跳票了 3 年直至今年。
那么摩尔定律真的失效了么?
▲英特尔钟摆策略示意,图自:Intel
在谈论这个问题之前,我们首先得弄清目前是什么限制了摩尔定律的继续发展。
我们都知道芯片制程工艺的提升能够减小晶体管的面积,使得相同面积的芯片上能集成更多的晶体管,同时还能降低晶体管的功耗及硅片成本,而这固然是其好的一方面。但随着制程工艺提升,以纳米为长度单位的晶体管之间由于距离太短、绝缘层太薄,漏电的情况同样也就随之而来了,这反而增加了芯片的功耗(这也是此前台积电因漏电率高导致功耗大而被戏称为「台漏电」的原因)。
不过即使漏电的情况已经能通过多种办法得以缓解或者解决,但当晶体管在 10nm 以下时,由于晶体管的电子会产生「量子隧穿效应」,导致电子不按设计的道路移动,运算准确性将受到严重影响,以硅为基础的芯片材料或许将被替代。
综上,摩尔定律前方的一大阻力便是芯片本身的物理极限。
▲目前英特尔的晶圆,硅或许在未来将被替代,图自:Intel
此外,另一大阻碍则是芯片研发的成本越来越高。
虽说上文提到制程工艺提升的结果使得单位面积相同的晶圆能造出更多芯片从而能降低成本,但也正是由于芯片未来发展存在种种障碍,使得芯片要想迈向更高的台阶,半导体厂商的投入将呈倍数增长。
根据 AMD 在 IEDM 会议上的资料,若将生产 250 平方毫米的 45nm 芯片的生产成本定为基准 1,14/16nm 芯片的成本将达到 2,而生产 7nm 芯片的成本更将翻倍达到 4。
▲图自:AMD
而具体的研发投入金额在下面这张图中则更为直观。
从 65nm 2850 万美元的研发投入到 16nm 的 1.06 亿美元再到 5nm 的 5.42 亿美元,不难发现,芯片越来越成为一场烧钱的游戏。至于更加先进的 3nm 芯片的研发成本,IBS 的 CEO Handel Jones 则表示将达到 40 亿至 50 亿美元,而若加上建造一座每月生产 40000 片晶圆的工厂,成本更是将达到 150~200 亿美元。
但是据估算,到 3nm 芯片的时代,如此高昂的成本相较于性能的提升将从现在的 30% 下降至约 20%,这显然十分划不来,而且这样的投入还不一定能换来消费者的买单。
▲图自:IBS
至此,可以说摩尔定律或许真的已经走到了尽头,芯片未来的发展也面临着诸多的挑战,不过这并不意味着芯片产业将陷入停滞。
英伟达 CEO 黄仁勋就一直在鼓吹摩尔定律已经过时,而纵观英伟达在近期的动作,高端显卡产品越卖越贵,中端的产品线则越来越丰富,在佩服「老黄刀法」日益精湛的同时,或许我们也要习惯因技术创新难度越来越高产品越来越贵的未来。跟智能手机一样,芯片产业的增长或许也将转为依靠价格的提升。
▲英伟达 CEO 黄仁勋展示 RTX 2060 显卡
此外,人脑的神经元总数约有 1000 亿个,是芯片的晶体管能够达到的数量,却实现了芯片所达不到的众多多样性的功能,所以或许芯片的进步也可以从硬件的进步切换至算法及软件上的进步,用相同的芯片实现更多的功能。
一些芯片制造商也在为特定的应用设计单独的芯片,以支持单独领域的发展进步,而不是试图去创造一个一刀切的硬件,比如华为的为 AI 而设计的 NPU 等。
当然,或许还有一个终极解决方案——量子计算?
到此,以上就是小编对于纳米金属材料IBS机制的问题就介绍到这了,希望介绍关于纳米金属材料IBS机制的2点解答对大家有用。