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。

8月24日，银龙股份（603969）强势涨停，报4.21元。值得注意的是，该股成交量达到1.73亿，远超近期成交额。

工信部称，将以重大关键技术突破和创新应用需求为主攻方向，进一步强化产业政策引导，将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划，并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业 科技 创新相关发展规划，以全面突破关键核心技术，攻克“卡脖子”品种，提高碳基新材料等产品质量，推进产业基础高级化、产业链现代化。

而银龙股份持有天津聚合碳基研究院51%股权，标的企业专注于碳基类产品研发，目前正与相关单位合作推进时速300-350公里高铁粉末合金制动系统的合作和时速400公里以上的碳基高铁刹车等项目，相关项目尚在推进中。

碳基材料将纳入十四五产业规划

近日，工信部表示将把碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业 科技 创新相关发展规划。

碳化硅是第三代半导体材料之一，其介电击穿强度大约是硅的10倍，主要用于生产功率半导体器件，适用于高温、高压、高功率的场景。而碳基复合材料包括碳纳米管、碳纤维、石墨烯等，具有较多优异的力学、电学和化学性能，未来主要应用于国防 科技 、卫星导航、气象监测、人工智能、医疗器械等领域。

当前，我国正处于加快产业升级转型期，同时面临着美国强势的 科技 封锁。在以半导体为代表的传统高端产业方面，我国起步较晚，与国际先进水平差距较大，想要奋起直追世界领先水平，在国外竭力打压下，面临阻碍较大。

而碳化硅、碳基复合材料是当今世界 科技 界的新兴领域，尚处于行业起步阶段，国内外发展差距较小，有望成为我国 科技 产业弯道超车的重要赛道，因此受到国家高度重视。

其实，近年来国家高度重视颠覆性技术发展，十四五规划草案及国家多次会议、文件提及碳化硅等产业。

碳基材料核心分支

碳基材料主要可以分为碳化硅和石墨烯，碳化硅是第三代半导体材料之一，国内外厂商差距有限，国内厂商有望借助国家政策推动实现弯道超车。

在第一、第二代半导体材料领域，我国起步较晚，与国外差距较大。而在碳化硅等第三代半导体材料领域，国内厂商起步与国外厂商差距较小，且渗透率较低，国产替代空间巨大，在“十四五”等国家政策的密集推动下，国内厂商有望实现技术弯道超车。

今年3月两会期间，全国政协委员提出，第三代半导体是国家2030规划和“十四五”国家研发计划确定的重要发展方向，是我国半导体产业弯道超车的机会，要重点扶持、协同攻关第三代半导体产业，可以在国内重点扶植3-5家世界级龙头企业，加大整个产业链条的合作力度。

石墨烯被誉为“新材料之王”，具有优秀的力学特性和超强导电性导热性等特性，下游覆盖散热材料、新能源电池、柔性显示和复合材料等热门领域，并在未来有望完成对传统电容、锂电池材料的全面替代，行业正处于技术突破需求爆发的前夜。

全球石墨烯市场规模稳步增长，2020年末全球石墨烯市场规模为95亿美元，未来5年有望保持40%的复合增速。其中，中国市场规模约占30%，并有逐年提高的趋势，未来将成为全球最大的石墨烯消费国家。

目前，国内外石墨烯市场正处于起步阶段，产品尚未成熟，但市场增速快。石墨烯产业链上游的原料为石墨，中国是全球最大的石墨生产国；产业链中游主要为石墨烯的制备，其中氧化还原法常用来制备石墨烯粉体，化学气相沉积法常用来制备大尺寸的石墨烯薄膜。

下游需求方面，国内新能源领域占据四分之三的需求，包括新能源超级电容与锂电池导电剂，随着新能源 汽车 加速渗透，行业将迎来高增速。2020年，全球石墨烯导电剂市场规模20亿美元，年复合增长率约64%，石墨烯超级电容市场2021年底预计达到0.84亿美元，到2030年有望达到6.1亿美元，年复合增速超过20%。

东兴证券表示，碳基材料的意义不仅在于其本身的优异性能，其更是会对产业带来全方位的带动，第三代半导体器件主要的应用领域如新能源车、光伏和高铁等，未来的主战场都集中在中国，国内企业也与部分车企和家电企业等进行了配套和产业合作，国产器件逐渐导入终端产品供应链，为国内企业带来更多试用、改进的机会。我们认为碳化硅有望引领中国半导体进入黄金时代。

碳基半导体制备材料相关产业属于新能源材料产业。

新能源材料产业是指以新能源材料为主的产业，包括太阳能电池材料、风能发电材料、核能发电材料、碳基半导体制备材料等。

这些新能源材料具有高效率、环保、可再生、可储存等特点，可以有效替代传统能源，从而节能减排，促进可持续发展。目前，政府、科研机构和企业等都在加大新能源材料产业的研发投入，以促进新能源材料产业的发展。

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