强“芯”不是梦，碳纳米材料或助中国芯换道超车

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6月28日中国科学家成功使用新材料碳纳米管制造出芯片的核心元器件——晶体管，其工作速度3倍于英特尔最先进的14纳米商用硅材料晶体管，能耗只有其四分之一。该成果于今年初刊登于美国《科学》杂志。

碳纳米材料或将替代硅材料

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。

目前，全球集成电路芯片的器件中有约90%都源于硅基CMOS技术，而随着晶体管尺寸的缩小，其后续发展亦越来越受到来自物理规律和制造成本的限制。

在为数不多的可能替代材料中，碳基纳米材料特别是碳纳米管被公认为最有可能替代硅材料。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。

物联网传感器芯片成为碳芯片的切入点

目前，该团队已在实验室实现了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。

此外，碳材料还可以感光，用在夜视装备上不仅可以达到极高的清晰度，且对不发热的物体也能成像，远胜于红外热像仪。这使它在汽车辅助驾驶系统以及打造监控摄像头方面大有用武之地。

而且，在当今物联网创造的六大市场中（可穿戴智能传感器，智能家庭应用，医疗电子，工业自动化，汽车辅助驾驶，智慧城市），碳材料已经确定可以切入其中四个。

大力发展芯片产业实现“强芯梦”

当前在移动互联网、物联网、5G、云计算、大数据等新兴应用领域的带动下，全球半导体产业呈现加速增长的发展趋势。事实上，一直以来芯片都是中国科技领域的短板。尽管中国是世界最大的半导体消费国，目前国产芯片的自给率尚不足三成。

目前国产芯片大多应用在消费类领域，而在对稳定性和可靠性要求相对更高的通信、工业、医疗及军事等领域，国产芯片与国际先进水平差距较大，尤其是一些技术含量很高的关键器件，比如高速光通信接口、大规模FPGA、高速高精度ADC/DAC等，还完全依赖国外供应商。

由于，碳芯片技术至少5年之后才看到商品的雏形，形成产业化的东西或许还得更长，而从目前市场化资金来看，风险投资只投入5年之内有可能变现的高成长项目和企业。

因此，芯片领域还在期待更大突破，需要借助领先的技术优势，整合内外部资源，有效建立本地研发团队，并快速开发出具有竞争力的领先解决方案，建设健康发展的半导体芯片产业生态，将更有机会实现半导体芯片业的强国之梦。

来源：产业最前线