確實，同水平的碳基晶片的效能要比矽基晶片的效能強不少。據IBM的研究報告稱:同技術水準的碳奈米管電晶體的效能要比矽電晶體領先15代，而斯坦福大學的報告則稱:如果將碳奈米管電晶體設計成三維的話，效能比二維的矽電晶體提升1000倍。不過，碳基晶片沒有正是商用之前，理論研究的再好，也不是真的。

據專家所說:只要國家拿出支援傳統積體電路技術的支援力度，加上產業界全力支援，3-5年應當能有商業碳基晶片出現，10年以內碳基晶片開始進入高階、主流應用。

也就是說，只要對碳基晶片的研發進行投資，就有在3-5年商業化的可能，10年內進入手機和電腦中取代現有的矽基CPU。

只不過據第一個碳奈米管研製出來已經22年了，碳奈米管作為電晶體的研究成果並不是太大。國內於2017年，製造出了由2500個碳奈米管電晶體組成的積體電路，其效能僅相當於Inter4004；而在2019年，MIT團隊製造出了由1.4萬個碳奈米管電晶體組成的CPU，但是其主頻還不如最早的Inter80386。所以說，個人覺得，碳奈米管電晶體距離商業化，至少還需要10年的時間。

而制約碳奈米管電晶體邁入商業化的主要原因就是:提純到99.999999%極為困難，承載電流能力弱，碳奈米管難以生長在特定的位置。

只不過以現有的技術要將碳奈米管提純到99.999999%是很困難的，因為在製造碳奈米管時就需要用到金屬奈米管，以至於在分離提純時難度較大。雖說不能提純到99.999999%，但是以現有的技術，提純到99.99%還是可行的。

矽電晶體每μm可以承載1ma的電流，而現在的碳奈米管每μm只能承載6μa的電流。提高碳奈米管的承載電流能力也只能縮短溝道長度和提升密集度了。由MIT團隊研發的處理器的溝道長度為1μm，而國內的達到了3奈米。如果說，國內和國外聯合起來，估計碳奈米管電晶體邁入商業化也不會太久。

只能說，隨著科技的發展，取代矽電晶體的新材料也發現了不少，最主要研究重點還是碳奈米管電晶體。

事實上，同樣水平的碳基晶片的效能要比矽基晶片好得多。根據國際商用機器公司的一份研究報告，個技術水平相同的碳奈米管電晶體的效能比矽電晶體領先15代，而斯坦福大學的一份報告稱，如果：個碳奈米管電晶體是三維設計的，它們的效能將比二維矽電晶體高出1000倍。然而，碳基晶片在商業化之前不如理論研究那麼好，而且它們也不是真的。

據專家介紹，只要國家對傳統積體電路技術給予支援，行業給予全力支援，3-5年內將有：個商用碳基晶片問世。十年內，碳基晶片將開始(651，191)高階和主流應用。

換句話說，只要對碳基晶片的研發進行投資，就有可能在3-5年內將其商業化，並在10年內取代手機和電腦中現有的矽基中央處理器進入。

然而，自第一個碳奈米管問世以來已經有22年了，而碳奈米管作為電晶體的研究成果並不算太大。2017年，由2500個碳奈米管電晶體組成的積體電路在中國製造，其效能僅相當於Inter4004。在2020年，麻省理工團隊生產了一個由14000個碳奈米管電晶體組成的中央處理器，但是它的主頻率沒有最早的80386年間好。因此，我個人認為碳奈米管電晶體商業化至少需要10年時間。

然而，制約碳奈米管電晶體商業化的主要原因是：難以提純到99.999999%，載流能力弱，碳奈米管難以在特定地點生長。

然而，用現有技術很難將碳奈米管純化到99.999999%，因為在碳奈米管，的製造中需要金屬奈米管，這使得分離和純化更加困難。雖然不能提純到99.999999%，但用現有技術提純到99.99%還是可行的。

矽電晶體每微米可以傳輸1ma的電流，而電流碳奈米管每m只能傳輸6a的電流。提高碳奈米管的載流能力只能縮短溝道長度和增加密度。麻省理工學院團隊開發的處理器的通道長度為1m，而國產處理器的通道長度達到3 nm。如果國內外都團結起來，估計碳奈米管電晶體不久就會商業化。

只能說，隨著科學技術的發展，已經發現了許多新材料來代替矽電晶體。最重要的研究重點是碳奈米管電晶體。

天佑中國！也就是說在2025年才能投入應用，如果發展碳基晶片列入國家戰略計劃，以北大華為牽頭，國家鼎力支援，再搞一次“兩彈一星”全國大協作，今天中國已不是上世紀五六十年代的中國，現在是要人有人要錢有錢要技術有技術，尤其是不缺錢，國家只要發出號召，十四億中國人民肯定會像當年“支援打老蔣”一樣支援國家。只要有全國人民團結一心眾志成城，兩年或三年一定有成果。促成中國科技發展跨入一個革命的新階段，碳基晶片必將助我中國全面躍進，來的早不如來的巧。不就是一千多天嗎？中國的前進步伐沒有任何國家能阻擋！！

第一代矽基晶片誕生在上世紀五十年代，第一代碳基晶片誕生在10年左右，到現在10年走了一代，比矽基晶片走得要慢很多，可能有所突破，接下來走得比較快。可見碳基晶片比矽基晶片要難，我覺得要真正商用起來，還要幾年時間。雖然碳基晶片我們起步比別人晚，但是我們發展比別人快，我相信會跟5G一樣，我們發展比別人好。

第一塊積體電路誕生於1958年，由美國人基爾比發明。此後，半導體積體電路產業在市場起基礎性作用的環境下發展起來並不斷進步，從原材料、半導體裝置、開發設計、製造、封測，到最終的市場，至今已經形成了全球化的分工與合作機制，且基本上是矽基晶片的天下。從第一塊積體電路誕生至今，時間長達60餘年。矽晶片的歷史有60餘年，並且仍在持續，不是隨便說替代就可以替代的。

在嚴格遵循摩爾定律的前提下，進入市場的晶片，最先進的到了7nm工藝節點，之後的5nm、3nm和2nm晶片雖然現在沒有真正流入市場，但也可在晶圓廠大量生產製造。臺積電是全球最領先的晶圓代工廠，據估計，在理想狀態下，到2025年，6nm、5nm和3nm工藝將在臺積電的營收中佔大部分，而2nm及以下節點工藝還未開始為臺積電貢獻收入。而且就算是5nm工藝節點的晶片，在初期主要是靠了華為和蘋果兩家“土豪”公司的需求來帶動（三星可以自己量產5nm晶片），未來3nm，甚至2nm及更小節點的晶片在市場上有多大的需求，其實說不準。

碳基晶片畢竟停留在實驗室，商業前景不明朗，至少在未來5到7年裡，或者說沒有龐大的市場需求驅動，企業應該沒有什麼動力去為碳基晶片的商業應用進行大量投入。簡而言之，沒有真正引發全球業界強烈的共鳴，一個巴掌拍不響的。

▲2018至2025年，各製程工藝在臺積電營收中的貢獻變化

當前半導體行業中的光刻機、EDA軟體設計工具、測試儀器、生產工藝流程等是否可用於製造碳基晶片?彭練矛院士說：“使用率大約能達到80%~90%，但碳管材料的清洗、刻蝕等步驟需要特殊處理，碳管器件的模型需要單獨建立。”換言之，當矽基晶片在工藝上達到極限、再也無法突破，轉而投向碳基晶片，那麼業界要推動碳基晶片繼續縮小節點，還必須要仰賴其他環節。例如光刻機，光刻機在矽基半導體晶圓製造成本中可是佔到大約一半。

一方面，中國（包括政府、科研機構和企業等在內）圍繞矽基晶片總計投入的人力、物力和財力非常之大，涉及原材料、半導體機臺裝置、開發設計、生產製造、封裝測試等幾乎所有環節，從國家層面考慮，目的不外乎是儘可能縮小與國際領先之間的差距，同時為培育出大量本土人才創造條件。中國在積體電路領域投入如此之大，尚沒有好好消化、完全吃透，實現應有的回報。但另一方面，中國半導體產業在原材料、半導體生產裝置、軟體設計工具等環節相對滯後也是事實，而且高度依賴國外廠商。最致命的還是，高階專業人才稀缺，仍需大量引進。在此情況下，就算中國本土半導體上中下游企業肯齊心協力轉向碳基晶片，希望搶先國外一步實現所謂的“彎道超車”，也不能不考慮各種可能的風險。例如，華為與臺積電本來合作得非常愉快，但美國企圖徹底阻止臺積電為華為代工晶片。

況且，彭練矛院士自己也說：“現代晶片製備有上千個步驟，其中一步做不好，就沒有好的產品。最後是一個系統最佳化的問題，材料、器件、晶片設計等密不可分。”

另外，彭練矛教授還說過：“碳奈米管的製造乃至商用，面臨最大的問題還是決心，國家的決心。若國家拿出支援傳統積體電路技術的支援力度，加上產業界全力支援，3-5年應當能有商業碳基晶片出現，10年以內碳基晶片開始進入高階、主流應用。”

根據已公開的資訊（碳基的一些優勢在此省去不說了），碳基晶片是半導體產業的方向之一，但不能確定就是技術發展的唯一必然方向。不過，業界確實可以從最簡單的商業應用開始嘗試做起，從簡單到複雜，從低端到高階，從小範圍到大範圍，從專業特定領域到全範圍推廣。

從當前的情況來看，估計量產至少是3-5年，並且水平應該還是類似於矽基晶片的28nm水平。

一、碳基晶片的發展和進度

碳基晶片其實已經研發了20多年了，1991年就發現了碳電晶體。但只是理論上的，所以這20多年以來，科學界一直在研究製備、提純、排列碳奈米管的方法。

而前段時間北大團隊的新成果，是突破了半導體碳奈米管關鍵的材料瓶頸，使其製備出的器件和電路在真實電子學表現上首次超過了矽基產品，這是什麼意思呢，是指可以讓碳基晶片有了開始談論規模產業化了的基礎了。

如果說原來更多的是理論研究，但從現在開始，可以考慮實用化的量產了，可以走向工廠的生產間了，這就是這次北大團隊研究的有意義的成果。

二、和矽基晶片對比情況

但有了這個基礎之後，走向量產會要多久？其實這次北大團隊也說了，下一步的目標是在2-3年內完成90奈米碳基CMOS先導工藝開發。而90nm的碳基晶片，在效能上相當於28奈米矽基器件。

從這個情況來看，要2-3年才能夠完成工藝的開發，至於投入到量產，那還得更晚，所以3-5年起應該是至少的。

另外大家還要注意的是，3-5年能夠量產的還是90nm的碳基晶片，相當於28nm的矽基晶片，和現在的矽基晶片相比，已經是落後5年以上的技術了，要是再過5年量產，相當於落後現在的晶片技術10年。

所以短時間之內，想透過碳基晶片實現中國芯的換道超車，不太現實，怎麼說也得10年後吧，路還很漫長，別想著能夠急功近利。

雖然不是搞電子科技的，但感覺碳基晶片這個概念，就是在瞎吹，和前一段時間的3D列印，量子通訊都是一類的，都是瞎扯淡，科技哪能那麼容易突破，被吹的神乎其神的東西，最後都是一地垃圾，科技史上也有很多這種例子

碳基晶片確實更為先進，但是量產估計很難。

目前碳基晶片還處於研究階段，如果要進入市場的話，還需要考慮很多其他因素。就目前而言，我們還只是解決了原料提純以及按需要排列碳奈米管。這也就意味著，我們已經可以用碳奈米管按需要組成各種電晶體結構（工具是單鏈dna），並且把這些電晶體結構按需要粘在基板上。

而現在我們對於碳基晶片的研究還卡在給“給電晶體安裝電極”這一步。如果按照傳統工藝來看，這一步是用光刻和電子束。但那幾位大能似乎想用單鏈dna直接把金屬奈米材料“粘”上去，從而組成電極。如果未來這項技術真的能夠發展成熟，我們的晶片應該是是一層層“泡”出來的，而不是刻出來的。

當然了，即便是這些技術全部成熟，想要實現量產化還有很長一段路。至少工業化生產錢，我們還得組建相關公司，建造廠房，製造裝置，完善工藝流程，同時開發這個工藝的eda軟體等。總之即便真的研發成功了，也需要很長的準備時間才能夠走上量產之路，而現在來看，這條路還真的很長。

既然碳基片能比矽基片做得更薄，那麼用兩層片把電晶體夾在中間，電極間自然對接，外接頭從夾縫伸出不就得了。

相信中國人不會用10年再造出碳基片，我覺得1_2年吧，我深知中國這群娃娃科學家的性格，他們不會服輸，這是他們的爺爺輩給留下的基因。

碳奈米管制造技術不成熟，碳奈米管安電極技術完全無法工業化，怎麼把碳奈米管整合到整合片上，目前沒有可行技術路線，碳奈米管替代晶體整合塊，至少有幾十年路要走，現在僅在實驗室研究階段，應用並且降低成本還有很長很長路要走，未來三十年，四十年，甚至五十年也未可知

碳基晶片這個概念，就是騙取科研經費的喙頭，根本就是瞎吹，非常不靠譜！

有些所謂的科研只能停留在理論上，一旦付諸實踐就會原形畢露，事實上是一場徹頭徹尾的大騙局！就象什麼量子通訊，量子計算一樣都是瞎扯淡，吹得神乎其神卻最後變成了一堆垃圾，忽悠一下領導忽悠一下公眾，僅此而已！

碳基晶片被認為有希望取代矽基晶片，成為新一代半導體技術而受到人們厚望和祈盼。

矽基晶片內部用碳奈米管做傳導，柵極是比矽更優秀的碳材料或石墨烯。其電子遷移率、電子自由程、極限運動速度、功耗比矽材料優異的多。如能研發成為新一代半導體材料是最為理想的。

一、碳基晶片與矽基晶片製備方法不一樣。

碳基晶片設計和使用主要是化學制備方法，如電弧放電法、鐳射燒蝕法等不同工藝。

把碳奈米管置入矽晶片上線槽內、離開了光刻技術只能設定幾百個電晶體。而矽晶晶片用了光刻技術後則可設定幾十億、上百億個電晶體。所以技術上還有待研發、成熟後才能商業量產。

碳基晶片製備時、如僅憑碳基材料自身化學特性，要成功完成將碳奈米管形成的電路圖形佈設在基片上、依賴碳分子或石墨烯自身活性來超越光刻技術和刻蝕技術，目前暫無可能。製程晶片節點是無法達到目前7nm、5nm水平的。

二、碳基晶片商業量產還有待時日。

不少國家都在大力研發碳基晶片，囿於現有技術和裝置、無法如光刻機那樣按比例將電路圖投影複製到基片上。

況且碳奈米管電子遷移率是矽電晶體的1000倍、電子極限運動速度是矽電晶體10倍，自身性質活躍導電性強。在狹小的晶片範圍內佈設高數量級的碳奈米管，現有科技和工藝無法支援。

所以，矽基目前還是晶片的最佳材料、光刻機是關鍵裝置。碳基晶片取代矽基晶片在技術上突破，能商業量產還有很長路要走，至少也得5年。