三说食味|中国研究20年的碳芯片真的可以取代硅芯片吗？
近日有一则消息传出让大家兴奋不已 。 那就是中国科学院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇教授带领的团队 ， 经过研究与实践 ， 解决了长期困扰碳基半导体材料制备的瓶颈 ， 如材料的纯度、密度与面积问题 。
使其制备出的器件和电路在真实电子学表现上首次超过了硅基产品 ， 可能很多人对这则消息并不具体了解 ， 那么这背后有什么意义呢？
我们知道现在的芯片是硅基芯片 ， 就是以硅为载体 。 而碳基芯片不再采用硅了 ， 直接用碳 ， 相当于原材料的一种颠覆 。
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这种颠覆会带来什么？可能会导致芯片材料、制造工艺、制造设备的全部颠覆 ， 如果把握好 ， 原本制约中国芯发展的光刻机、专利、技术、设备等都不是问题了 ， 因为工艺或完全不一样 。 所以碳基芯片也被大家认为是中国芯换道超车的一种办法 。
事实上 ， 为了能够换道超车 ， 北大团队已经研究20多年 。 彭练矛教授在2000年回到北大之后 ， 他就开始带领研究团队探究用碳纳米管材料制备集成电路的方法 。
【三说食味|中国研究20年的碳芯片真的可以取代硅芯片吗？】而研究了7年之后 ， 也就是2007年 ， 彭练矛教授团队才形成了基础性的碳管制备技术 ， 在碳基芯片领域正式入场 。
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而由于碳基芯片在国际上也并没有太多进展 ， 所以彭练矛团队不得不自己研发了一整套高性能碳纳米管晶体管的无掺杂制备方法 ， 突破碳基N型MOS管制备的难题 。
而在2017年 ， 彭练矛团队首次制备出栅长5纳米的晶体管 ， 为世界上迄今最小的高性能晶体管 ， 理论上相比当时同尺寸的硅基晶体管具有10倍本征性能功耗综合优势 ， 成果首次登上《科学》杂志 。
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此后 ， 关于碳基芯片的研究 ， 彭练矛团队一直就走在世界前列 ， 而这次在碳管材料上取得的进展 ， 至少可以在国际上保持两年优势 。
当然 ， 目前关于碳基芯片 ， 更多的还是理论环节 ， 但从目前已掌握的技术来看 ， 一旦成熟 ， 碳基芯片将有望把集成电路技术推进到3纳米节点以下 ， 性能将超越硅基芯片10倍以上 ， 所以对于中国芯而言 ， 这次的换道超车意义重大 ， 硅基芯片短时间内追上国际是不可能的了 ， 但碳基芯片则完全有可能让中国芯达到真正的世界水平 。
最后 ， 笔者认为发达国家之所以技术领先除了有功底外跟他们酬劳有一定的关系 ， 建议国家大大提高科研人员的待遇 。 放眼世界强国都与科技有直接关系 。 中国从来不缺人才 ， 缺的是发现人才的平台 ， 留住人才的待遇 。
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