2019年5月26日，北京元欣碳基集成電路研究所宣布，解決了長期困擾碳基半導體材料制備的瓶頸！
2019年，中科院研究所尹團隊宣布，他們成功研制出寬度與人類DNA相當的3納米晶體管。
2020年5月，北京元欣碳基集成電路研究院宣布，中科院院士彭練矛教授、張誌勇教授帶領的團隊，解決了碳基半導體材料制備中的材料純度、密度、面積等瓶頸問題。
這意味著下壹個芯片不壹定是矽的，而是碳的，也就是碳基芯片。
所謂碳基半導體，成本更低，功耗更低，效率更高。它是壹種不同於現在芯片的矽材料，所以未來突破這種材料的限制對我們的芯片確實有幫助。
將來會用在各種設備上，比如手機芯片，電腦芯片等等。甚至碳基技術芯片可能會使我們的手機更流暢，電池更耐用。
已經推出的碳基芯片比矽基芯片具有更高的效率和更好的性能。如果是這樣，按照科學發展的規律，碳基芯片在不久的將來就可以取代矽基芯片。新技術的出現不可能壹下子趕上舊技術的水平，但新技術會逐漸完善並超越舊技術。之前也有過很多例子:首先，火車剛造出來啟動的時候，都說不如騎馬快！騎馬和坐火車的人嘲笑火車的笨重和緩慢。再來說說顯示器。起初電子管顯示器壹統天下，後來出現了液晶顯示器。當時很多人認為液晶顯示器成不了氣候，不可能壓倒和取代電子管顯示器。現在怎麽辦？看壹看* * *！要有研究新事物、接受新事物的科學心態，不斷探索，勇於創新。我相信只要碳基芯片的性能比矽基芯片好，他們就會超越並取代矽基芯片！只是時間長短而已
估計五年後，也許10年或者更久就不好說了。
碳基芯片的進展
其實碳基芯片已經發展了20多年，碳晶體管是1991年發布的。但是如果使用碳晶體管，科學界已經研究這個問題20多年了。
從碳納米管的制備和純化到排列碳納米管的方法，這項研究已經進行了20多年。直到今年，北大團隊的研究成果不能再停留在實驗室，讓碳基芯片有了開始談規模產業化的基礎。
但實際上，從開始生產到真正產業化，還需要10年，甚至20年。畢竟產業鏈會涉及到材料、技術、工藝，然後是設備類型等等。這些上下遊都得跟上。
另外，我可以給妳壹個參考。據北大團隊介紹，他們的下壹個目標是在2-3年內完成90 nm碳基CMOS工藝的開發。
大家可以清楚的看到，2-3年內，90nm工藝將會全面發展，而根據理論數據，這款90nm碳基芯片相當於28nm矽基芯片的性能。
28納米矽基芯片，SMIC 2015實現量產，相當於壹切順利。事實上，碳基芯片至少落後了10年。
所以碳基芯片沒有五年和10年是不可能用於混凝土生產的，所以短時間內不要奢望。
碳基芯片的尖端技術估計已經做出來了。只是性能和成本的問題。估計把碳基級別的586投放市場意義不大。目前，碳基方法仍然基本上基於矽。我認為這在壹定程度上限制了碳基芯片的發展。
我認為目前矽基技術已經到了壹定的瓶頸。因為光的波粒二象性，為了讓光呈現粒子態，必須有觀察者。也就是說，矽基芯片的加工基礎——光刻技術的進壹步發展，可能需要量子科學的實際應用有所突破。
和碳基技術，完全有可能走向另壹個技術樹。功能邏輯單元的構建是通過生物技術實現的。雖然有點科幻，但是什麽樣的科學不是從科幻開始的呢？眾所周知，病毒進入細胞後，會通過細胞核內的物質進行自我復制。自然界中數量最多的病毒是噬菌體，每個噬菌體通常只感染壹種真核或原核生物。如果病毒的壹系列基因片段可以作為壹個計算結構的核心功能單元。多個片段組合起來在壹個生活社區中穿行。在原始構造穩定後，壹個生物計算細胞單位可能會改變人類。細胞是壹個擁有超高計算能力的CPU，它會自我復制。當壹個生命周期到來時，另壹個就會分裂合成。
也許有人會覺得我現在發表的東西很瘋狂。但我想說誰能為科技的真正發展預測脈絡！如果生物碳基芯片出來，今天的人類可能會被集成生物碳基芯片的新人類所取代。這壹切誰能說得準？
如果只是延續矽基芯片的發展路線，碳基芯片的量產估計在五年之內。但如果換壹棵科技樹，短則50年，長則幾百年。
誰想用這個電子設備寫科幻作品？他們可以聯合簽名嗎？
1947年，貝爾實驗室展示了基於鍺的半導體晶體管，開啟了信息時代的新篇章。隨後矽晶體管在1954問世，並很快成為集成電路技術的主流。60多年過去了，“摩爾定律”已經被矽基芯片搞得奄奄壹息。很多人開始質疑芯片是否應該在材料學上“改頭換面”，才能從根本上解決整個芯片行業的現狀。
雖然矽基芯片不斷試圖在單位面積上容納更多的晶體管來提高芯片的性能，但人們從未停止對新材料的探索。碳的優越特性成為了最佳選擇。更重要的是，碳基芯片制造不需要經過矽基芯片拋光、光刻、刻蝕、離子註入等壹系列復雜工藝。
什麽是碳基芯片？我們都知道芯片中的晶體管是半導體，所以我們來看看它的結構。在柵極和溝道區之間有高k節能材料(絕緣層)。施加到柵極的電壓在溝道區產生電場，從而切斷電流並控制溝道的導通和截止。在柵極和溝道區中有絕緣層。起初，這個絕緣層是由二氧化矽制成的。隨著晶體管尺寸的縮小，絕緣層越來越薄，可以用更小的電壓控制電流，從而降低能耗。但絕緣層太薄，隨之而來的是量子隧穿效應，電子很容易從中穿過，所以采用高介電常數的材料(如二氧化鉿)作為絕緣層。
碳基芯片使用單個碳納米管或碳納米管陣列作為通道材料，允許電子從源極流向漏極。源極和漏極不再摻雜矽，而是利用金屬和碳納米管之間的結電壓，用特殊的金屬制作晶體管。例如，N型碳晶體管使用活性金屬鈧或釔作為漏極，P型碳晶體管使用惰性金屬鈀作為源極。
為了克服固有缺陷，矽晶體管不得不向三維結構發展，以克服量子隧道效應。碳基晶體管從壹開始就是三維模型，每根碳納米管的直徑為1nm，比矽基晶體管更容易實現更小的尺寸，2nm已經達到了矽晶體管的極限。此外，碳納米管無論是電子傳導速度還是傳熱性能都比矽高出數百倍，但功耗卻是矽晶體管的十分之壹。
碳基芯片離商業化還很遠。已經有基於碳的N型半導體和P型半導體，還有碳納米管場效應晶體管。《自然》和《科學》上也出現了很多關於碳晶體管的論文。IBM領導的許多研究團隊壹直在研究碳納米管技術。2017年，北京大學研究團隊首次實現5nm碳晶體管組件。為了推動碳納米管電路的可行性，MIT研究團隊甚至發布了世界上第壹個擁有超過14000個碳納米管的通用計算芯片。
其實碳基芯片在上個世紀就已經提出來了，預測未來最終會取代矽基芯片，但是直到現在都沒有實現。碳基芯片的性能確實比同規格的矽基芯片要好，但制造工藝還遠未成熟。大家都在摸著石頭過河。中國處於相對領先的地位。壹旦突破，可能不是彎道超車，而是直道超車。中國甚至將碳基材料納入了國家原材料工業的“十五”計劃，近年來湧現出了許多碳基芯片相關企業。
碳基芯片離商用還很遠，但是碳基芯片的未來真的很值得期待。
以上個人觀點，歡迎批評指正。
我覺得很難。我理解最大的問題是效果能比矽好多少，成本能降低多少，工藝的可行性。
碳和矽都是半導體材料，芯片也是基於晶體管制作的。理論上，單壁碳管的遷移率高於矽。但是在大規模生產中，很難說碳管和矽有什麽不同，用傳統的提拉法制造大型的超純單晶矽然後切割成矽片，然後壹個壹個的構造晶體管並不容易。因為單晶矽的均勻性非常高，所以每個器件的性能都是壹樣的。然而，碳納米管很可能是壹種自下而上的方法。首先，制造許多碳管，然後組裝成裝置。這種組裝在壹定程度上限制了碳納米管的性能均勻性，對VLSI的影響很大。沒有辦法做到超大規模的均勻性，基本不可能商用。即使做出芯片，其性能也比單根碳管低很多，能不能比現有的矽片更好還很難說。
從成本上來說，碳管的提純應該是非常困難的，尤其是五個九以上，還要考慮每根碳管的性質、層數、手性以及長度的均勻性。復雜的凈化技術肯定會在很大範圍內增加成本。雖然碳管研究目前不算成本，但商業成本絕對是第壹因素。
最後總覺得工藝很難實現，尤其是單壁管。任何等離子體加工、鍍膜、雕刻都會對碳管造成損傷，這就需要開發很多極其溫和的加工技術，目前很難，特別是在小尺寸，幾個納米以內。
壹項新技術出來，不代表開發出來就可以用。實驗室產品和工業化生產還有很長的路要走。還有最重要的生態建立，需要時間和金錢的積累和投入。沒有壹個成熟的生態，那就是噱頭。