碳基晶片為什麼無法實現？

現在大家都在說碳基晶片，這種晶片真的可以實現嗎？許多專業人士稱可能需要更加高端的光刻機，但你知道為什麼需要更高端的光刻機嗎？

全球科技發展到現在為止，僅尋找到矽與鍺的性能較好，適用領域非常廣泛。其中一般應用到半導體行業裡的是矽，由於二氧化矽天生的屬性，可以附著一層薄膜，從而穩定半導體金屬特性，實現批量產出的能力。

→矽為什麼可以作為半導體材料

眾所周知，導體的導電性能強，半導體次之，而絕緣體導電能力最弱.。三者之間的秘密不僅於此，最主要還是因為半導體，擁有其他兩者不具備的特性（即單向導電）。而在世界上，矽的存儲量巨大，能排到第八位，成為資源豐富又成本低的材料。

許多人有一個誤區，其實矽本身是不能導電的（例如我們常見的矽膠），並不屬於導體範圍。所以我們需要為矽進行摻雜處理使它具備導電性，矽分為單晶矽（可導電）與多晶矽（不導電），我們常用的就是單晶矽。通過直拉法（CZ）製造二極體或三極體等半導體器材，原矽則通過電弧爐來提煉矽石（使SiO2含量超過99%）。

這種晶體矽有三大特性：熱敏性，它的電阻率會受到溫度影響，當升溫後，該矽電阻率則會大幅降低，反之亦然；光電性，這種矽材料會受到光源影響，沒光時，則不太會導電，反之,則易導電；可控性，天然的矽原料不導電，所以電阻率較高，但對其攝入微量雜質後，便能改變它導電性，且變化明顯，可根據雜質調控。

→碳基做晶片理論

碳基導電是由具備sp2雜化軌道的碳基原材料，在連接原子中利用該雜化軌道從而產生擁有穩定性能的σ鍵（原子軌道沿鍵軸），並且讓垂直在σ鍵上沒有產生雜化pz軌道，以復疊方式的共軛冗結構，生成出離域電子，這樣就能擁有導電性了。

說到碳原子是共有四個自由的電子，而它電子分離的還原性與接收電子的氧化性差不多，關鍵是碳原子僅有兩層電子數，因此它的活潑性和導熱性很強（強於矽），這讓碳基的結構變得不穩定。值得一提的是， 碳和矽在同一主族，但矽具備更好的還原性。

晶片好壞主要和材質的密度，面積相關。理論上在穩定其性能（導熱性與導電性以及還原性活潑性）後，將碳基分化後形成不錯的半導體材料（不導電與導電兩種），單一碳基晶片的成本較低，功耗也較低，而效率較高，是未來比較理想的一種半導體。

→如何實現？

碳基做導體不難，甚至非常簡單，即便是一個普通人都可以做出碳基實驗。目前，地球上已知的所有生物都屬於碳基生物，因此，你把手放在電源上觸電，就能引發碳基中的電子。碳基屬性活躍，應用在螢光等領域。

但是想做半導體就有難度了，因為半導體不僅需要可以導電，還需要可控電阻。即便是矽元素，在隨著半導體之間的nm數縮小，也需要Fen Fet 與SOI技術來阻隔電流，否則就會出現漏電現象。那麼其光刻技術強大的同時，也需要運用到電阻罩原理隔斷，然而這兩項技術目前我們都沒有。

綜上所述，實現碳基是未來具備一定可能性的趨勢，但不是當下技術能夠實現的。所以做好優化系統與硬體，才是我們力所能及，且更加容易的事情，口號喊得震天響，並不會有任何實質性的幫助。對此，你們是如何看待的呢？