強(qiáng)“芯”不是夢(mèng) 碳納米材料或助中國(guó)芯換道超車

　　6月28日中國(guó)科學(xué)家成功使用新材料碳納米管制造出芯片的核心元器件——晶體管，其工作速度3倍于英特爾最先進(jìn)的14納米商用硅材料晶體管，能耗只有其四分之一。該成果于今年初刊登于美國(guó)《科學(xué)》雜志。

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　　長(zhǎng)期以來(lái)，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律，不斷縮小晶體管尺寸以提升其性能。而業(yè)界認(rèn)為，摩爾定律將在2020年左右達(dá)到終點(diǎn)，即硅材料晶體管的尺寸將無(wú)法再縮小，芯片的性能提升已經(jīng)接近其物理極限。

　　目前，全球集成電路芯片的器件中有約90%都源于硅基CMOS技術(shù)，而隨著晶體管尺寸的縮小，其后續(xù)發(fā)展亦越來(lái)越受到來(lái)自物理規(guī)律和制造成本的限制。

　　在為數(shù)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(rèn)為最有可能替代硅材料。美國(guó)斯坦福大學(xué)、IBM公司的研究人員都在致力于該領(lǐng)域的研究。國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖近年來(lái)多次引用彭練矛團(tuán)隊(duì)的工作，來(lái)證明碳納米管是一個(gè)重要的出路。

　　物聯(lián)網(wǎng)傳感器芯片成為碳芯片的切入點(diǎn)

　　目前，該團(tuán)隊(duì)已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了碳材料的醫(yī)用傳感器，用來(lái)檢測(cè)血壓、心跳和血糖等生化指標(biāo)。由于碳材料與人體兼容性高，且有良好的柔韌性，這種傳感器可以完美貼合皮膚，讓人感覺(jué)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(dá)到極高的清晰度，且對(duì)不發(fā)熱的物體也能成像，遠(yuǎn)勝于紅外熱像儀。這使它在汽車輔助駕駛系統(tǒng)以及打造監(jiān)控?cái)z像頭方面大有用武之地。

　　而且，在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造的六大市場(chǎng)中(可穿戴智能傳感器，智能家庭應(yīng)用，醫(yī)療電子，工業(yè)自動(dòng)化，汽車輔助駕駛，智慧城市)，碳材料已經(jīng)確定可以切入其中四個(gè)。

　　大力發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)芯夢(mèng)”

　　當(dāng)前在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的帶動(dòng)下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。事實(shí)上，一直以來(lái)芯片都是中國(guó)科技領(lǐng)域的短板。盡管中國(guó)是世界最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，目前國(guó)產(chǎn)芯片的自給率尚不足三成。

　　目前國(guó)產(chǎn)芯片大多應(yīng)用在消費(fèi)類領(lǐng)域，而在對(duì)穩(wěn)定性和可靠性要求相對(duì)更高的通信、工業(yè)、醫(yī)療及軍事等領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)芯片與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，尤其是一些技術(shù)含量很高的關(guān)鍵器件，比如高速光通信接口、大規(guī)模FPGA、高速高精度ADC/DAC等，還完全依賴國(guó)外供應(yīng)商。

　　由于，碳芯片技術(shù)至少5年之后才看到商品的雛形，形成產(chǎn)業(yè)化的東西或許還得更長(zhǎng)，而從目前市場(chǎng)化資金來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)投資只投入5年之內(nèi)有可能變現(xiàn)的高成長(zhǎng)項(xiàng)目和企業(yè)。

　　因此，芯片領(lǐng)域還在期待更大突破，需要借助領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，整合內(nèi)外部資源，有效建立本地研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并快速開(kāi)發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)先解決方案，建設(shè)健康發(fā)展的半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)，將更有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片業(yè)的強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)。