最近，在美國(guó)芯片制裁的大背景下，碳基芯片將取代硅基芯片的呼聲愈演愈烈，那么什么是碳基芯片？碳基芯片是否真有實(shí)力取代硅基芯片，成為下一代半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展新方向，還是只是嘩眾取寵的市場(chǎng)噱頭呢？

什么是“碳基芯片”

碳基芯片又稱碳基集成電路技術(shù)，是以碳基材料制成的碳納米晶體管芯片。我們知道，自上世紀(jì)五六十年代開(kāi)始，集成電路的發(fā)展一直都是以硅基為載體，即所謂的硅基芯片。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，硅基芯片無(wú)論是理論技術(shù)還是制程工藝都已相當(dāng)成熟，儼然成為整個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)支柱。

雖然近些年硅基芯片的發(fā)展遵循摩爾定律的發(fā)展趨勢(shì)穩(wěn)步前進(jìn)，但是因?yàn)楣杌牧系墓に囋谶M(jìn)入納米級(jí)別后難度越來(lái)越高，所需的材料、技術(shù)和設(shè)計(jì)等各方面都將面臨物理限制的問(wèn)題，導(dǎo)致傳統(tǒng)硅基芯片的發(fā)展速度也相應(yīng)開(kāi)始減慢。

為了打破制約硅基芯片發(fā)展的瓶頸，科學(xué)家們開(kāi)始研究用于替代硅基芯片的新材料，在眾多材料中，碳基材料的石墨烯被認(rèn)為是最佳的替代材料。而且得益于石墨烯技術(shù)的發(fā)展，碳基芯片的研究也頗有成果。

5月26日，中國(guó)科學(xué)院院士彭練矛和張志勇教授率碳基納米管晶體研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)歷近20年的艱苦研發(fā)，一舉突破了碳基半導(dǎo)體設(shè)備制造的瓶頸，制造出高純半導(dǎo)體陣列的碳納米管材料——碳晶體管，在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)碳基芯片制造技術(shù)的突破。碳基芯片再一次成為全球熱點(diǎn)。

彭練矛和張志勇介紹成果

碳基芯片只是新的技術(shù)突破，取代硅基芯片言之尚早

不可否認(rèn)，碳基芯片的問(wèn)世是科學(xué)技術(shù)的一次突破。碳基芯片在很多方面確實(shí)有叫板硅基芯片實(shí)力。比如，與硅基芯片相比，碳基芯片具有成本更低、功耗更小、效率更高的顯著優(yōu)勢(shì)。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，與傳統(tǒng)硅基芯片相比，我國(guó)碳基芯片在處理大數(shù)據(jù)時(shí)不僅速度更快，而且至少可節(jié)約30%的功耗。

但是很可惜，目前，碳基芯片的研究更多地還是處于理論環(huán)節(jié)，從理論到商用沒(méi)那么簡(jiǎn)單。其實(shí)，相比于網(wǎng)絡(luò)上流傳的碳基芯片將要取代硅基芯片的說(shuō)法，碳基芯片更像是另辟蹊徑，目的是想規(guī)避卡脖子的硅基芯片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)芯的崛起。而且根據(jù)目前硅基芯片的發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)至少落后國(guó)際3代以上的水平，要想在硅基芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)趕超，幾乎是不可能的事情，因此，轉(zhuǎn)投碳基芯片的研制也無(wú)可厚非，畢竟從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，硅基芯片的發(fā)展必然受到物理極限的制約，碳基芯片轉(zhuǎn)正只是時(shí)間問(wèn)題?？上驳氖?，在碳基芯片領(lǐng)域，我國(guó)擁有良好的開(kāi)局，且已處于世界領(lǐng)先水平。

但是現(xiàn)在就說(shuō)碳基芯片取代硅基芯片還為時(shí)尚早。目前，硅基芯片擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，生態(tài)環(huán)境良好，若要實(shí)現(xiàn)替代，就必須全球跟進(jìn)，難度可想而知。若能夠加快實(shí)現(xiàn)碳基芯片的產(chǎn)業(yè)化，將為中國(guó)芯片突破西方封鎖提供前所未有的助力。