碳基電晶體：中國走在了全球前列！未來中國的晶片研製技術有可能趕超國外同行？

智慧型手機、筆記本電腦、平板電腦、桌上型電腦、印表機、電視機和銀行卡等電子產品，它們都要用到的一類組件便是晶片。

從上個世紀90年代開始，中國就想到了要打造出屬於自己的，完整的晶片產業（鏈）。

不過，即便是在最近這幾年中，中國仍然需要從國外進口大量的晶片。

2017年2月，美國《財富》雜誌報導過：英特爾、高通和蘋果等美國公司在全球大約3400億美元的半導體市場中，所占得的市場份額合計有一半左右。

顯然，美國之所以在全球半導體市場中占得這般大的競爭優勢，是因為美國在半導體這一領域掌握著先進的（工藝）技術。

並且，美國還在不斷地研發更先進的技術。

464碳納米管電晶體模型

2017年初，美國《科學》期刊刊登了北京大學電子系教授彭練矛及其研究團隊的一項研究成果。

彭練矛教授等人用碳納米管研製出了晶片的最基本元器件——電晶體。

而且，碳納米管電晶體（碳基電晶體）的工作速度和能耗分別是英特爾最先進的14nm商用矽材料電晶體（矽基電晶體）的三倍和四分之一（碳納米管電晶體的其他重要性能也相對占有優勢）。

彭練矛教授說：「碳納米管電晶體比同尺寸的矽基電晶體速度快五到十倍，功耗只有其十分之一。

」由於電晶體的工作速度和能耗直接影響晶片的工作速度和能耗，中國倘若能研發出商用碳基晶片（從而來取代矽基晶片），則中國將能在晶片研製技術上趕上甚至超過國外同行等。

2017年1月，彭練矛團隊所研發的柵極長5 nm的碳納米管發表於《科學》期刊。

在科技部、國家自然科學基金委員會、北京市科學技術委員會的支持下，他們始終致力於開發尺寸更小、速度更快、功耗更低的碳管半導體器件和集成電路，展現出碳管CMOS器件較矽基CMOS器件所具有的顯著優勢和代表著「計算機處理器的未來」的巨大潛力。

彭練矛研究團隊 研究生正在做實驗

彭練矛研究團隊 研究生正在做實驗

新華網近期援引業界人士的說法稱：摩爾定律將在2020年左右到達終點，矽材料電晶體的尺寸無法再縮小，矽晶片（矽基晶片）的性能提升很可能就因此走到了盡頭（逼近物理極限）。

事實上，全球有不止一個國家正在尋找能夠替代矽晶片的新材料。

單在美國，史丹福大學和IBM等都已在研究碳納米管電晶體。

新華網稱：「隨著矽材料的物理性能走向極限，碳基晶片的科研突破給中國晶片產業提供了換道超車的可能。

」

彭練矛教授說：「我們的碳納米管電晶體研發技術領先世界，中國巨大的市場和雄厚的資金更是為我們提供了前景。

」還是在2000年前，彭練矛教授就開始了對碳納米管電晶體的研究。

彭練矛教授至今花了差不多20年來研究碳納米管電晶體。

值得一提的是，彭練矛教授現在55歲。

彭練矛教授也說：「相對於一些時髦的新應用技術，類似晶片這樣的基礎性研究應該獲得更多的關注，因為它對於一個國家的科技實力提升起著更為核心和支撐的作用。

」麥肯錫在2017年發布的報告中剛好有提到，中國對基本元器件研發的重視程度可能還不夠，而這本就是中國晶片產業未來在全球取勝的關鍵之一。

2017年5月，一位科技作者在網絡上發表文章稱：碳、矽兩種元素在地球上的含量都可謂豐富。

然而，碳元素在地球上的含量卻是要多於矽元素。

碳納米管電晶體的製造步驟相當於矽材料電晶體的一半。

碳基晶片所需的材料種類比矽晶片少。

結語：中國在碳基電晶體的研發上走在全球前列，這就足以證明中國是有能力讓自己的晶片產業變大變強的。

當然，碳基晶片能不能像今天的矽晶片一樣廣泛應用？這在眼下沒有討論的必要。