北纬已北碳基芯片的研发，一场芯片技术革命即将到来！
现在的芯片都是以硅为基础材料 ， 大规模的晶体管集成在硅晶圆上 ， 通过不断的提升和进化生产工艺 ， 集成更多晶体管 ， 提升工作主频 ， 降低功耗 ， 达到提升芯片性能的目的 。 目前的芯片（集成电路）工艺制程已经发展到5nm(纳米) ， 再发展就是3nm、1nm ， 已经快要接近极限了 ， 芯片（集成电路）的发展也将会遇到瓶颈 。
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其实从21世纪以来 ， 以硅为基础芯片的发展速度已经开始变得缓慢 ， 很多国家的科学家都在研究和寻找可以替代硅的新材料 ， 以目前的发展来看 ， 碳纳米管应该是最有前景的 ， 但制造出符合碳纳米管要求的材料并非容易的事 ， 这是科学家们一直在努力解决的难题 。 长期以来 ， 整个半导体产业遵循摩尔定律 ， 不断缩小晶体管尺寸以提升其性能 。 而业界认为 ， 摩尔定律将在2020年左右达到终点 ， 即硅材料晶体管的尺寸将无法再缩小 ， 芯片的性能提升已经接近其物理极限 。
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在此背景下 ， 人们一直在寻找能够替代当前硅芯片的材料 ， 碳纳米管就是主要的研究方向之一 。 美国斯坦福大学、IBM公司的研究人员都在致力于该领域的研究 。 国际半导体技术发展路线图近年来多次引用彭练矛团队的工作 ， 来证明碳纳米管是一个重要的出路 。
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国外也在研究碳基芯片技术 ， 但中国碳基技术起步比国外早 ， 最近几来年又取得很多突破性的进展 ， 已经大大的提升了中国在世界半导体行业的话语权 。 目前就北京元芯碳基集成电路研究院中国科学院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇教授带领的团队和美国麻省理工正在着手于碳基芯片的开发 ， 北京大学的团队经过多年研究与实践 ， 已经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 。
碳基芯片有什么优势？
大家都知道芯片是由大量的晶体管组成的 ， 像房子一样 ， 晶体管就好比一块块的砖头 ， 城訕建设需要大量的房子 ， 而盖房子又需要大量的砖头 。 我们的信息产业发展刚需要大量的芯片 ， 生产芯片则需要大量的晶体管 。 硅和碳在地球上都是普遍存在的 ， 碳基半导体除了成本更低外 ， 它的功耗更低 ， 效率也更高 ， 是一种更好的半导体材料 ， 很可能是下一代晶体管集成电路的最理想材料哦 。 与一般硅基芯片不同 ， 这个工艺是先以碳纳米管为原料 ， 做出晶体管 。 然后按图纸把这些晶体管用化学键“粘合”起来 。
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碳基芯片换了一种基础材料 ， 晶圆的生产工艺的确不一样了 ， 但生产芯片必备的光刻机应该还是需要的 ， ASML还是有着绝对的优势 ， 除非发明了更先进的生产工艺 ， 比如用生物科技的方法来生产芯片 ， 在一个特定的环境中 ， 添加特定的“营着液”就可以生长也芯片来？
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碳纳米管晶体管比同尺寸的硅基晶体管速度快5到10倍 ， 功耗只有其十分之一 。 由于能耗低 ， 未来手机电池续航能力会大大提高 。 同时 ， 安装了这种高效芯片后 ， 未来手机的摄像头性能也将大大增强 。 碳基芯片不仅能表现出更优异的性能 ， 更令人振奋的是 ， 它还可能做硅基芯片所做不到的事情 。 北大彭练矛的团队已经在着手研究碳材料的医用传感器 ， 用来检测血压、心跳和血糖等生化指标 。 由于碳材料与人体兼容性高 ， 且有良好的柔韧性 ， 这种传感器可以完美贴合皮肤 ， 让人感觉不到它的存在 。
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