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。

拜登总统的基础设施提案包括为美国半导体产业投资500亿美元（约3276亿人民币），在全球芯片短缺以及担心中国在关键技术方面可能超过美国的情况下，其游说努力得到了推动。

（图源：Unsplash）

拜登周三（3月31日）发布的计划，旨在利用两党的支持来补贴国内制造业和芯片研究。白宫没有立即回应关于如何使用这500亿美元的问题。

总统定于下午晚些时候在匹兹堡发表演讲时详细介绍2万亿美元的整体基础设施计划。该计划将通过将公司税率从21%提高到28%，并增加公司海外收入的税收来支付。

白宫的一份提案大纲指出：“拜登总统认为，我们必须在国内生产技术和商品，以应对今天的挑战，抓住明天的机遇。”该提案还包括支持国内制造其他商品的数百亿资金。

总统已经呼吁支持国内生产，并对供应链进行广泛的审查，因为芯片已经变得稀缺，伤害了美国 汽车 工业和其他行业。

汽车 在众多系统中使用芯片，包括发动机管理、自动制动和辅助驾驶。芯片也是经济中相当大的一个交叉领域的基础，为从电子 游戏 和笔记本电脑到数据中心等一切产品提供动力，这些产品已经成为远程工作和远程学习的核心。

加强国内半导体制造也可以巩固美国的战略利益。国防部曾表示，对外国制造业的依赖会带来风险，因为国家的许多关键基础设施都依赖于微电子设备。

随着人工智能等新兴技术需要更先进的组件，威胁变得更加明显。

支持者表示，这一举措可以帮助美国重新夺回在半导体制造领域输给日本、韩国和中国等其他国家的部分阵地。

半导体工业协会表示，美国在全球半导体制造业中的份额已从1990年的37%下降到如今的12%，主要原因是政府对全球竞争者的补贴使其更难吸引新的建设。

芯片公司也一直在美国以外的地方建厂，因为海外供应商网络不断扩大， *** 作昂贵的制造机械所需的熟练工程师队伍也在扩大。

行业高管在2月份给拜登先生的一封信中写道：“与国会合作，您的政府现在有一个 历史 性的机会来资助这些举措，使其成为现实。”激励措施将为工厂建设提供资金，这些工厂的成本通常超过100亿美元，或扩大现有的工厂。

白宫周三在宣传拜登的2万亿美元基础设施提案时引用了《芯片法案》。该立法没有包括该行业所寻求的投资税收抵免，而且不清楚拜登先生是否会呼吁这样做。

英特尔新任首席执行官帕特·格尔辛最近提出了一项重振美国芯片制造的广泛计划，包括向亚利桑那州两家新工厂投入约200亿美元（约1311亿人民币）的投资承诺，并努力进一步扩大内部制造。亚利桑那州的两家工厂应该在2024年开始生产。

格尔辛格还表示，该公司正在竞标一项五角大楼的合同，以建立一个商业芯片生产工厂，帮助解决美国政府的安全需求。

英特尔的投资是半导体行业为满足全球需求而广泛增加支出的一部分。市场研究公司IC Insights预计，今年该行业在新工厂、设备等方面的支出将至少达到1294亿美元（约8411亿人民币），同比增长约14%。

(加美 财经 专稿，抄袭必究)

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作者：王木木

责编：carrie

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