碳基半导体芯片外国进展如何？

事实上，碳基半导体晶体管最先是由美国与荷兰科学家在1998年制造出来的，截止到2006年之前，我国在碳纳米管晶体管上并没有明显的建树。可以说，我国对碳纳米管晶体管的研究开始于2000年，7年之后才制备出了性能超越硅晶体管的N型碳纳米管晶体管。由此可知，国外的碳纳米管晶体管的研究要比我们早的多，但是到了今天我们与国外的差距远没有硅晶体管那么大，甚至有超越国外的趋势。

总体而言，国外对碳纳米管晶体管的研究，还是比我们要领先的。在2013年，MIT研究团队发表了由178个晶体管组成的只能执行简单指令的碳纳米管计算机。在2019年，MIT团队已能制造完整的由14000个碳纳米管晶体管组成的处理器了。而国内于2017年制造了基于2500个碳纳米管晶体管的处理器，整体性能相当于因特尔4004的水平。至于在2019年国内是否研发出了集成更多碳纳米管晶体管的处理器，目前尚未有报道。

由于碳纳米管较容易聚合在一起，所以MIT团队利用了一种剥落工艺防止碳纳米管聚合在一起，以防晶体管无法正常工作。要知道MIT团队制造的CPU主频只有1Mhz，早期的80386处理器的频率还有16Mhz，也不是说2019年碳纳米管制造的计算机性能，仅相当于1985年制造的硅晶体管处理器的性能，这差距就太大了。离实用化，还有较长的一段路要走。因为碳纳米管晶体管之间的沟道和碳纳米管晶体管的体积过大，导致碳纳米管晶体管可以容纳的电流较小，容纳得电荷较少。MIT制造的由14000个碳纳米管晶体管组成的处理器中的沟道宽度为1.5微米，与现在纳米级相距较远。也只有缩小碳纳米管晶体管的体积和减小沟道的距离，才可以提升整体性能。

但是国内于2017年，就研制出了栅长为5纳米的碳纳米管晶体管，近日又研发出了栅长3纳米的碳纳米管晶体管。可以说，国内在碳纳米管晶体管的小型化上走的比较远。在2007年左右，国内以碳纳米管晶体管制造的处理器主频就高达5Ghz，要比国外2019年制造等我处理器主频高的多。从国外的相关产品来看，其碳纳米管栅长究竟达到了何种地步，也说不准。只不过，由此可知，在碳纳米管的研发上，国内技术最起码不会差国外技术太多，很有可能是同步发展的。

【碳基半导体芯片真的能够助力我国芯片突破西方禁锢？从此不依赖ASML吗？】

我们应该看到了近期的新闻，2020年5月26日，北京元芯碳基集成电路研究院宣布，解决了长期困扰碳基半导体材料制备的瓶颈！ 该消息一出，瞬间引起了我们的关注，于是我们扎堆的认为， 碳基半导体芯片一定能够助力我国芯片的突破，打破西方禁锢？从此不依赖ASML。

了解现状——西方国家垄断的是硅基材料，而这些硅基材料在我国，我们的优势非常的低；一些关键性的材料还是倍国家技术给垄断的。而此时，我们想要打破束缚，就必须要寻找新的思路，于是出现了我们期待的：碳基半导体能否替代未来的硅基材料呢？

其实，有专家表示，北由于碳分子结构稳定，很难像硅材料一样通过掺杂其他物质改变性能。因此，碳纳米管要实现产业化，尚有很长一段路要走。不过，如今，北京元芯碳基集成电路研究院的突破确实给了我们很大的希望。

碳基半导体具有成本更低、功耗更小、效率更高。如果能够打破硅基半导体材料的束缚，走出一条全新的碳基半导体路，我们的芯片发展可能更有意义。

其实，以碳纤维(织物)或碳化硅等陶瓷纤维(织物)为增强体，实际上，我们熟知的石墨烯，生物碳以及碳纳米管等等都属于碳基材料。因此，想要碳基材料真正的运用与我们的实际，确实还是有一段路走，可是我们也已经进了一步了。

在芯片处理中， 碳基技术芯片 速度提升，功耗降低，未来更能够运用于多种领域，比如国防，气象，以及我们现在急需要解决的手机芯片，计算机芯片问题。这里我们得知道，相比国外技术， 我国对于碳基技术研究时间早，目前的技术是基于二十年前彭练矛院士提出的无掺杂碳基CMOS技术发展而来。

因此，我们不担心倍国外的技术给限制，因为我们的技术具有前瞻性，确实我们的芯片技术目前还是受限制，特别是ASML的光刻机，因为缺乏技术，在工艺制程方面受到制约。

因此，我们猜测的是，碳基材料未来很有可能打破ASML光刻机的束缚，打破欧美国家芯片的束缚，打造属于我们的芯片技术。

谢谢您的问题。碳基芯片在全球范围内还在朝量产迈进。

碳基芯片目前处于实验室阶段。 IBM和英特尔已经碳基在理论进行了多年的 探索 ，英特尔无果而放弃。IBM与英特尔退而求其次，用的是“掺杂”工艺制备碳纳米管晶体管。在国内，彭练矛和张志勇教授团队在半导体碳碳基半导体材料制备方面取得了研究重大进展，已经领先于全球，但也只是朝产业化进一步迈进。

实验室的成果离现实还很远 。全球碳基芯片真正要实现落地、商品化，除了雄厚的资金，必须要有现有的芯片兼容，直接借用现有半导体产业流程工艺，就可以大大加快碳基芯片产业化进程。

碳基技术需要企业参与 。北京碳基集成电路研究院以前在碳基技术上走在了前列，未来10年发展至少需要20亿元研发投入，这需要企业产研对接，需要企业认识其中的价值。阿里巴巴、腾讯都计划投入数千亿元用于新基建，参与到云服务和芯片全线布局，希望这样的 科技 龙头企业参与“碳基”集成电路，有助于缩短国内碳基技术的商用时间，站在全球视角， 科技 企业及早介入非常重要。

欢迎关注，批评指正。

首先，国外的研究并没有啥进展，因为没有企业投钱，高通的芯片利润这么高，谁会把大把的钱投到一个还不知道成不成功的项目上？

处于 探索 期，技术还远不成熟，距成熟产品路还很远。

为了更好地应对这次危机，华为目前开启了全球扫货模式。据悉，华为及其供应商正在夜以继日地加紧备货，争取在9月15日之前，备足够多的关键芯片的元器件。

这一次，备的货不仅仅是用于智能手机。而是华为全系列产品，比如5G基站芯片、笔记本CPU、智慧屏、无线耳机等产品所涉及的元器件。

凌晨四点，华为跟供应商召开电话会议的频次日益增多，而且采购计划也经常改变。让人感觉目前华为处于一个比较混乱的阶段，因为节奏被打乱，涉及的产品太多，需要协调的事情太多。

即使这样，分析师称，明年华为的手机出货量或将下降75%；这还只是华为手机这一块业务；实际上，明年华为整体的业务都将会遭到大幅下降。

台积电、联发科、瑞昱等半导体厂商都已经明确9月14日之后，不能再给华为供货了。更不要说高通、英特尔、德州等美系半导体企业。更严重的是芯片设计环节EDA软件提供商新思等、IP授权商ARM、手机 *** 作系统供应商安卓也都宣布与华为暂停合作。

华为目前在半导体领域的处境说难听一点是，四面楚歌。因为华为本身及其主要供应商几乎不可能在短期内摆脱美国技术。

而供应商一致的回复是，9月14日后，将完全严格遵守与全球贸易有关的法规，不会在未得到允许的情况给华为提供服务。

国内的企业，也在抓紧时间攻关。比如与华为合作的北京大学电子学系彭练矛院士和张志勇教授团队，突破材料的束缚，在 碳基芯片 的研究上实现了突破， 自主研发出性能超越同等栅长硅基CMOS技术的碳纳米管阵列，纯度高达99.99995%。根据业界的目前公开的信息来看 北大团队这项成果已超越主要竞争对手MIT麻省理工学院，处于世界领先地位。 碳基材料 有哪些优点呢？

碳基材料相比硅基材料 半导体特性更优 ，特别是在 高迁移率、纳米尺寸、柔性、通透性、生物可兼容性方面 。这些优异特性意味着碳基集成电路将 具备高速率、高能效的优势 。

相比硅基晶体管，碳纳米管晶体管具有5～10倍的速度和能耗优势，适合用于高端电子学应用、高频器件应用、光通讯电路应用、柔性薄膜电子学应用。

基于硅基材料的半导体芯片，极限制程只能在2nm到1.5nm。 而基于“ 碳基”为原材料的半导体芯片，其制程可以在1nm以下。

可以简单理解为，基于碳基材料的芯片，可以做得更小、性能更高、能耗更低。同规格的碳基芯片综合性能最大可以是硅基芯片的10倍。比如90nm的碳基芯片，其性能或将等同于28nm硅基芯片。

根据北大团队的计划，将在两年内实现90nm碳基芯片的 实验室研发 。

1、实验室研发，并非量产，要商业化量产估计时间会更长。

2、90nm碳基芯片其性能只相当于目前28nm硅基芯片。

3、同样需要用到EDA软件和光刻机。

大家看到这里可能会觉得还是挺没劲的，其实并不然。碳基材料芯片一旦突破后，在制程比较落后的情况下，也能造出高性能的芯片。试想两年后90nm的碳基问世，紧跟着就是45nm，28nm制程工艺的碳基芯片。 打造一条28nm制程工艺产线的难度比7nm要简单得多。

最后总结，碳基材料虽已证明其特性优于硅基材料，但最终要形成商业化的芯片，还有很长的路要走，同样也脱离不了EDA、IP核、光刻机。碳基材料也经历过很长一段时间的发展了，从1991年被发现至今，碳纳米管技术一直在前进。我国这块目前发展处于前列，随着硅基材料的物理极限逐步逼近，碳基材料或将成为未来芯片材料的更优之选。

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