硅用來做CPU，是因為它的優(yōu)點太多，而缺點都是可克服的。鍺雖然也有優(yōu)點(比如開啟電壓、載流子遷移率)，但它的幾個缺點是很難克服的。

CPU就是在一張硅片上，刻幾百萬個晶體二極管。

制成二極管，硅的開啟電壓(死區(qū)電壓)需要0.5V，鍺的開啟電壓只需0.1V。也就是鍺CPU只需零點幾的電壓就能運(yùn)行，比現(xiàn)在的1V低多了，也算CPU的革命吧。

電壓更低，意味發(fā)熱量更少，集成度和頻率可以更高。

即便開發(fā)鍺CPU有困難，也比腦動大開的 量子CPU， 光子CPU， DNA CPU靠譜吧?

硅用來做CPU，是因為它的優(yōu)點太多，而缺點都是可克服的。鍺雖然也有優(yōu)點(比如開啟電壓、載流子遷移率)，但它的幾個缺點是很難克服的。

首先是價格。硅直接拿沙子就能制，雖然工藝復(fù)雜吧但是原料成本接近0.鍺在地殼中分布非常分散，成品鍺(還不是半導(dǎo)體級別)的價格就已經(jīng)超越了白銀，印象中將近2000美元一公斤。

其次很大一個問題就是鍺的氧化物不穩(wěn)定，不好用。二氧化硅是致密的絕緣體，力學(xué)電學(xué)化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定，不溶于水;氧化鍺沒那么致密，還是溶于水的。這一條基本就宣告了CPU無望。

還有鍺器件在稍高的溫度下表現(xiàn)不良的問題，以及鍺本身比硅重，又比硅軟，更容易碎;等等。而且現(xiàn)在整個半導(dǎo)體行業(yè)都以硅為基礎(chǔ)，沒人會開發(fā)鍺的CPU。

目前鍺的前途很大程度上在光電學(xué)方面，太陽能電池，光傳感器，紅外LED，鍺激光器(這個已經(jīng)被MIT做出來了，但不是大家想象中的激光筆那樣子)，等等。因為硅做激光完全不可能，鍺又能比較容易地在硅上生長出來，因此大家的理想是將用鍺做成的光學(xué)器件與硅做成的電子器件整合在一張硅片上。那就牛逼了。

我們組是目前世界上唯一一個用Ge3H8和Ge4H10生長鍺的研究組。目前我們在硅上面長鍺已經(jīng)能長得很好了，長出來的鍺膜可以用來做襯底生長其他的半導(dǎo)體材料。我手頭正在進(jìn)行的一個課題是鍺的in-situ doping， 已經(jīng)出了兩篇文章，還在繼續(xù)努力中。。。

再說一句，近三五年來鍺基半導(dǎo)體方面進(jìn)展很大，但是不少同行還沒完全了解這些進(jìn)展。如果看以前的書本上講的一些關(guān)于生長鍺的局限，現(xiàn)在很多都已經(jīng)被攻克了。以前人們說在硅上沒辦法直接長鍺，還有得用高溫，或者需要幾個GeSi的buffer，十年前確實是這樣。但現(xiàn)在我在三百多度的溫度下直接在硅片上生長鍺，出來的膜質(zhì)量很不錯。

1948年，世界上第一個點接觸晶體管是用鍺做噠~就是這個樣子

世界上第一個晶體管 (1948)

在遙遠(yuǎn)的上古時代(1950~)，那時候集成電路還沒有發(fā)明，晶體管的分立器件就已經(jīng)慢慢由鍺變成了硅。這是為什么呢? 世界上第一個和第一個商用的雙極結(jié)型晶體管都是用鍺做的。摩托羅拉公司當(dāng)時還是一家車載收音機(jī)的制造商。摩托羅拉是當(dāng)時第一家使用晶體管來制造收音機(jī)的廠商。但是好景不長，摩托羅拉收到了大量用戶投訴，說他們發(fā)現(xiàn)摩托羅拉的車載收音機(jī)在午后的陽光下曝曬一個下午后，就不再工作了。摩托羅拉被搞得焦頭爛額，這從市場層面給了摩托羅拉公司很強(qiáng)的動力用硅替換鍺來制造晶體管。

為啥會這樣呢?因為鍺在受熱之后會變成本征態(tài)，這使得n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體都失去了他們特有的性質(zhì)，那結(jié)果呢就是雙極結(jié)型晶體管不能再工作了。而硅可以經(jīng)受更高溫度的考驗。

硅取代鍺其實是歷史的必然，讓我們來看看硅棒棒的性質(zhì)吧：

有著和鉆石一樣棒的晶體結(jié)構(gòu)，這賦予了硅極好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度

超棒的隊友二氧化硅(SiO2)，用簡單的爐式氧化法就可以得到非常高質(zhì)量的二氧化硅，而且界面態(tài)很少(~)。啥是爐式氧化法呢?大概就和烤面包差不多，類似你把硅片放到一個充滿氧氣的烤箱里去烤一下。其實很多半導(dǎo)體工藝都能找到生活中的類比物，太陽能電池的制造就和咱們烙煎餅果子差不多，我會亂說?

硅的帶隙更大，具有更好的熱穩(wěn)定性

硅材料便宜啊，硅都是沙子提煉出來的，想想地球上有多少沙子可以用吧!

還有一點非常重要!鍺CPU 75度以上就不能工作了，那還讓我們怎么用小米手機(jī)煎雞蛋呢，對吧?