碳基晶片能替代矽基晶片？彭練矛攻克的技術，真能繞開光刻機嗎

2020-09-24 圈聊科技

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今天跟大家聊一聊：目前半導體領域新型材料中，呼聲最高的就是碳基晶片了，那碳基晶片是否能夠替代矽基晶片呢，其中存在哪些難點，真的能夠繞開EUV光刻機實現量產嗎？

在華為受到相關限制之後，間接暴露了目前晶片領域存在的問題，為了解決這種困境，尋找可替代的半導體材料也提前擺上了議程，再加上由美國研發的矽基晶片，也即將達到摩爾定律的上線，能否實現2nm的工藝也成為了一個疑問，因此目前所有國家都在尋找可替代的材料。

碳基晶片究竟有沒有可能實現呢？

而目前由北大彭練矛教授團隊提出的碳基晶片，已成為了呼聲最高的可替代材料。在今年的5月份，該團隊把一篇關於碳基晶片的論文刊登在了美國知名雜誌《科學》上，「高密度碳納米管」的提取和組裝方法也首次被提及，這種方法也已經經過了理論論證，是可以提取出碳納米管用於製造晶片。那是否正如業界所傳的那樣，能夠繞開EUV光刻機呢？

目前用於晶片製造的為矽基材料，而碳基晶片一旦成功製取之後，無論是在成本、性能還是功耗上都要優於矽基晶片。根據實驗認證，28納米的碳基晶片，就能夠達到7nm矽基晶片的相關性能，所以在碳基晶片研發成功之後，我們只需要28nm的光刻機就夠了，也就意味著是可以繞過頂尖的光刻機，實現目前所需要的晶片主流配置，我們也將有能力實現自主的國產化。

這樣看來花那麼大精力去研發碳基晶片，還是有一定的道理的，目前能夠掌握碳基納米管制取技術的，也只有北大彭練矛教授的團隊。目前臺積電已經能夠實現矽基晶片5nm的製取工藝，目前也在致力於突破3nm的製造工藝，不過3nm的製取工藝已經無限接近於摩爾定律，能否實現兩納米的工藝目前還是一個未知數。

受到本身的物理性質的影響，矽基晶片要想實現更小的製程工藝，其中的電晶體也要相應縮小，但其中會存在一個漏洞，如果電晶體太小的話，會出現漏電效應以及短溝道效應等等一系列問題。而碳基晶片就可以很好的解決這個問題，碳基晶片由於在相關性能上表現的較為突出，就不用想方設法去實現工藝極限，就能夠實現同等的性能。隨著科技發展，對於晶片的相關性能要求也越來越高了，矽基晶片已經滿足不了未來科技發展的需求。

在這樣的大環境之下也為碳基晶片創造了無限的可能，而中國不能再錯失這一次機會了，這絕對是中國半導體領域翻身的一次機會，當然我們也要理性看待碳基晶片的研發進度，不能操之過急。

目前有北大彭練矛教授帶領的團隊，已經證實了碳基晶片存在的可能性，90納米碳基CMOS先導工藝的開發也將在3年內實現，在完成90納米碳基晶片的製取之後，在相關性能上就已經能夠媲美28納米的矽基晶片，在實現之後我們也將邁入碳基晶片的基礎門檻。

雖然目前華為已經有能力設計出5nm的晶片了，但是由於缺少了關鍵設備光刻機，並不能實現最終的製造成型。一旦碳基晶片研發成功之後，就可以很好的彌補這方面的不足，不過目前對於碳基晶片的研發，也只是在晶片材料提取的起步階段，後續還要很多的製作步驟，最終的成型仍然需要用到光刻機，不過就目前而言，國內的技術也足夠使用了。

中國目前擁有了碳基晶片的主導優勢，只要朝著這個方向一直走下去，我們終將扭轉在半導體領域的不足，只不過要有足夠的時間去研發，還要對晶片設計，製造以及最後的封裝環節，進行全產業鏈的布局，如果最終整個半導體行業都選擇了碳基晶片，那麼我們的優勢就更加的明顯了。

當然我們對於科研人員的要求也不能過於苛刻，不能只沉醉於馬上就能實現彎道超車的幻想之中，雖然目前已經證實了碳基晶片的可行性，但是要想在短期之內解除華為的晶片困境，很顯然這是不可能的。

光靠彭練矛教授的團隊努力是不夠的，還需要靠國內各大半導體企業，共同攻克整條產業鏈的相關技術，把技術牢牢拽在自己手上，歷史才不會再次重演，對此你們有什麼看法呢？

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