碳納米材料或將替代硅材料，中國芯，強國夢

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6月28日中國科學家成功使用新材料碳納米管製造出晶元的核心元器件——晶體管，其工作速度3倍於英特爾最先進的14納米商用硅材料晶體管，能耗只有其四分之一。該成果於今年初刊登於美國《科學》雜誌。

碳納米材料或將替代硅材料

長期以來，整個半導體產業遵循摩爾定律，不斷縮小晶體管尺寸以提升其性能。而業界認為，摩爾定律將在2020年左右達到終點，即硅材料晶體管的尺寸將無法再縮小，晶元的性能提升已經接近其物理極限。

目前，全球集成電路晶元的器件中有約90%都源於硅基CMOS技術，而隨著晶體管尺寸的縮小，其後續發展亦越來越受到來自物理規律和製造成本的限制。

在為數不多的可能替代材料中，碳基納米材料特別是碳納米管被公認為最有可能替代硅材料。美國斯坦福大學、IBM公司的研究人員都在致力於該領域的研究。國際半導體技術發展路線圖近年來多次引用彭練矛團隊的工作，來證明碳納米管是一個重要的出路。

物聯網感測器晶元成為碳晶元的切入點

目前，該團隊已在實驗室實現了碳材料的醫用感測器，用來檢測血壓、心跳和血糖等生化指標。由於碳材料與人體兼容性高，且有良好的柔韌性，這種感測器可以完美貼合皮膚，讓人感覺不到它的存在。

此外，碳材料還可以感光，用在夜視裝備上不僅可以達到極高的清晰度，且對不發熱的物體也能成像，遠勝於紅外熱像儀。這使它在汽車輔助駕駛系統以及打造監控攝像頭方面大有用武之地。

而且，在當今物聯網創造的六大市場中（可穿戴智能感測器，智能家庭應用，醫療電子，工業自動化，汽車輔助駕駛，智慧城市），碳材料已經確定可以切入其中四個。

大力發展晶元產業實現「強芯夢」

當前在移動互聯網、物聯網、5G、雲計算、大數據等新興應用領域的帶動下，全球半導體產業呈現加速增長的發展趨勢。事實上，一直以來晶元都是中國科技領域的短板。儘管中國是世界最大的半導體消費國，目前國產晶元的自給率尚不足三成。

目前國產晶元大多應用在消費類領域，而在對穩定性和可靠性要求相對更高的通信、工業、醫療及軍事等領域，國產晶元與國際先進水平差距較大，尤其是一些技術含量很高的關鍵器件，比如高速光通信介面、大規模FPGA、高速高精度ADC/DAC等，還完全依賴國外供應商。

由於，碳晶元技術至少5年之後才看到商品的雛形，形成產業化的東西或許還得更長，而從目前市場化資金來看，風險投資只投入5年之內有可能變現的高成長項目和企業。

因此，晶元領域還在期待更大突破，需要藉助領先的技術優勢，整合內外部資源，有效建立本地研發團隊，並快速開發出具有競爭力的領先解決方案，建設健康發展的半導體晶元產業生態，將更有機會實現半導體晶元業的強國之夢。

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