三星打算在硅碳负极领域发力,还打算抢回DRAM市场的头把交椅。其实在手机里,电池和存储芯片就像两条腿,一个决定能撑多久,一个决定处理数据顺不顺手。最近有厂家同时在这两个方向搞新材料和新架构,目的就是让电池更耐造、让存储读写更快。 电池的老问题主要在负极材料上。现在用的石墨理论容量已经到顶了,硅倒是个好材料,储锂能力能翻十几倍,但它在充电放电时会像吹气球一样体积膨胀得厉害,最后电极就会裂开报废。为了克服这个毛病,现在的硅碳负极技术就是把硅颗粒变成纳米级的小颗粒,然后用无定形碳或者石墨烯这种碳材料给它做个网兜兜着。碳骨架既能顶住硅膨胀的压力,又能让电子和离子在里面跑快点。这就像搭个脚手架一样,能把高容量和长寿命这两个有点矛盾的事儿给协调好。这项技术现在已经快从实验室里走出来了。 跟电池这一侧同步的是存储芯片的升级。特别是DRAM这种动态存储器,大家都在拼命搞制程微缩和电路创新。工艺越来越小就意味着存储单元变小了,存不住多少电荷了,还容易出乱码。为了不让这些问题变成大事儿,大家就用高介电常数的材料做个保护膜,或者搞立体堆叠把电容叠起来做厚一点。 三星想重新夺回份额其实就是在抢制造良率和成本控制的高地。光看生产线的规模没用,关键还是看能不能把材料、工艺和芯片设计这三方面的活儿给做得严丝合缝。 从大的角度看,这两条路线在手机里根本分不开。电池能量密度上去了,手机就能塞更多高功耗的芯片;但芯片速度变快了又会变得更费电。其实现在的好芯片也在想着法子降低工作电压、省点电去配合电池的进步。最终手机续航好不好、用着爽不爽,全看这两部分在能效比上能不能互相配合得好。 说到底,这都是材料科学和物理研究上的突破带来的红利。硅碳负极就是在化学储能的天花板上再捅一刀;而在存储领域的竞争就是在原子尺度的制造工艺里搞精细活儿。以后消费电子要想有新花样,就得靠对这些底层元件的物理特性有个透彻的理解才行。