碳基芯片是真事儿，还是在忽悠人？

您好，很高兴回答的您问题，以下是我的个人观点。

当然是真事儿，而且这个芯片有很多优势。

在硅基芯片的发展上，中国面对重重障碍，EDA软件、IP、晶圆、生产工艺、设备等等的技术都遭到技术封锁，高端芯片产业链几乎没有中国的份额，华为海思很不容易搞出芯片来，马上就遭到美国的打压。

但是最近出来了一个好消息，北京元芯碳基集成电路研究院中国科学院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇教授带领的团队，经过多年的研究和实践，解决了长期困扰他们基半导体材料制备的瓶颈，如材料的纯度，密度与面积等问题。

碳基芯片的优势，成本更低，功耗更低，效率更高，是一种很好的半导体材料，很可能是下一代晶体管集成电路的最理想材料，如果研发成功，到时候芯片内部的晶体管的栅极就是更优秀的碳材料。

早在2017年的时候，彭练矛的团队就研制出高性能五纳米的栅长碳纳米管CMOS器件，这是当时世界上最小的高性能晶体管，它的综合性能比最好的危机晶体管高出了十倍，但是能耗却比硅材料的晶体管少了3/4，当时也登在了自然科学杂志上。

碳基技术，真的会在不久的将来应用在国防科技，卫星导航，气象监测，人工智能，医疗器械这些与国家和人民生活息息相关的重要领域。

彭练矛说“相对于一些时髦的新应用技术，类似芯片这样的基础性研究应该获得更多的关注，因为它对于一个国家的科技实力提升起着更为核心和支撑的作用。”

但是我认为要是投入到工业生产，还是要经过很长的一段路程，希望他们能快点找到解决办法，所以，要真正做到芯片国产化，不仅要提高芯片研发能力和生产能力，还需要提高我国的光刻机研发的制造能力，这些科技都需要花费很长时人力物力和资金，虽然困难重重，我依然认为不久的将来一定会实现的。

但是这并不代表石墨烯就是完美无缺的，它也存在着许多的不足之处，像光吸收率较低等，于是在此背景下， 我国云南大学又有了新的发展思路，将研究的重点放到了金属硫族化合物上 。

要说起硫族化合物，对于大家而言可能会有点陌生， 简单来说其实就是一种半导体材料，不仅具备了石墨烯所拥有的优点 ，同时还可以弥补其不足之处，所以在未来会成为比石墨烯更广泛应用的材料。

目前我国对于这种材料的研究技术还不够成熟，存在着不容易转移、面积小等诸多问题，一时间还很难商用，但云南大学现在通过一些特殊手段， 只要在合适的条件下，就可以成功制造出大面积且均匀的硫化铂材料。

不仅是我国，世界各国企业都在加快对芯片材料的研究， 台积电作为世界芯片行业内的领头羊 ，自然不会停止其研究的进度， 如今联合两所高校在芯片材料方面也有了新的突破 。

它们联手发现了一种新型的半金属“铋”材料 ， 它不仅可以为芯片提供更加省电、高速的条件 ，还可以运用到智能、电动车等领域，可谓是一举多得。

欧洲国家也在加紧对该领域的研究， 最近瑞士的相关科研团队表示，在二硫化钼材料中加入超导体储电，就能达到和硅晶体相似的特征 ，也就是可以很好地运用到芯片的生产制造方面，全新材料有望代替硅基芯片。

让人比较遗憾的是，以上介绍的所有成果目前都还处于研究当中，并没有得到正式商用，不过能够有所发现已经算是一个好的开端，而为何众多国家在逐渐放弃硅基芯片，反而在积极寻找新材料呢？

其实这主要是因为受到“摩尔定律”的困扰，目前在芯片领域，5nm芯片已经实现了量产， 台积电和三星都在向着更高的方向—3nm级别芯片进行冲刺 ，这样的发展进度好像是没有任何问题，但这之中需要注意的一点是， 随着芯片级别的不断提高，对它的性能要求也会越来越高 。

如果继续使用传统的芯片材料， 即使实现了对3纳米芯片的量产，但其性能方面其实并不会有太大的提升，最高不超过30% ，要知道此前都是成倍提高的。

现如今各国企业要想提升芯片级别，甚至要达到1nm水平，已经十分困难， 所以最主要的办法就是寻找新的更有优势的半导体材料进行解决 ，所以许多国家也都在朝着这个方向努力研究。

碳基芯片毕竟停留在实验室，商业前景不明朗，至少在未来5到7年里，或者说没有庞大的市场需求驱动，企业应该没有什么动力去为碳基芯片的商业应用进行大量投入。简而言之，没有真正引发全球业界强烈的共鸣，一个巴掌拍不响的。▲2018至2025年，各制程工艺在台积电营收中的贡献变化当前半导体行业中的光刻机、EDA软件设计工具、测试仪器、生产工艺流程等是否可用于制造碳基芯片?彭练矛院士说：“使用率大约能达到80%~90%，但碳管材料的清洗、刻蚀等步骤需要特殊处理，碳管器件的模型需要单独建立。”换言之，当硅基芯片在工艺上达到极限、再也无法突破，转而投向碳基芯片，那么业界要推动碳基芯片继续缩小节点，还必须要仰赖其他环节。例如光刻机，光刻机在硅基半导体晶圆制造成本中可是占到大约一半。一方面，中国（包括政府、科研机构和企业等在内）围绕硅基芯片总计投入的人力、物力和财力非常之大，涉及原材料、半导体机台设备、开发设计、生产制造、封装测试等几乎所有环节，从国家层面考虑，目的不外乎是尽可能缩小与国际领先之间的差距，同时为培育出大量本土人才创造条件。中国在集成电路领域投入如此之大，尚没有好好消化、完全吃透，实现应有的回报。但另一方面，中国半导体产业在原材料、半导体生产设备、软件设计工具等环节相对滞后也是事实，而且高度依赖国外厂商。最致命的还是，高端专业人才稀缺，仍需大量引进。在此情况下，就算中国本土半导体上中下游企业肯齐心协力转向碳基芯片，希望抢先国外一步实现所谓的“弯道超车”，也不能不考虑各种可能的风险。例如，华为与台积电本来合作得非常愉快，但美国企图彻底阻止台积电为华为代工芯片。况且，彭练矛院士自己也说：“现代芯片制备有上千个步骤，其中一步做不好，就没有好的产品。最后是一个系统优化的问题，材料、器件、芯片设计等密不可分。”另外，彭练矛教授还说过：“碳纳米管的制造乃至商用，面临最大的问题还是决心，国家的决心。若国家拿出支持传统集成电路技术的支持力度，加上产业界全力支持，3-5年应当能有商业碳基芯片出现，10年以内碳基芯片开始进入高端、主流应用。”根据已公开的信息（碳基的一些优势在此省去不说了），碳基芯片是半导体产业的方向之一，但不能确定就是技术发展的唯一必然方向。不过，业界确实可以从最简单的商业应用开始尝试做起，从简单到复杂，从低端到高端，从小范围到大范围，从专业特定领域到全范围推广。

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