科技時代，晶片的重要程度已不言而喻。然而，我國由於起步較晚，在晶片生產技術方面與歐美日等國相比仍處於弱勢地位。
此前，美國一紙禁令封鎖華為的晶片供應的行為更是讓我國意識到了擁有晶片自主技術的重要性。
然而讓人振奮的是，近些年來，我國在碳基晶片的研究上不斷傳來好訊息，比如此前華為的“石墨烯場效應電晶體”專利的公佈就引發了多方的關注。
那麼，我國能否憑藉碳基晶片改變自己在晶片方面的不利態勢呢？
碳基晶片與傳統的矽基晶片又有哪些不同之處呢？
根據材質進行劃分，目前市場上使用的主流晶片基本都為矽基晶片。
從20世紀50年代以來，矽，鍺等半導體取代了較為笨重的電子管開始被人們所重視。
20世紀60年代，矽基材料憑藉著在耐高溫，抗輻射方面更好的效能表現，開始取代了鍺在半導體材料中的主導地位。
此後，以矽為代表的半導體材料在積體電路方面的應用為人類的生活提供了極大的便利。
為提高晶片效能，人們不斷嘗試提高積體電路上單位面積可容納電晶體的數量。
1965年，摩爾曾提出“約每兩年，在保持原有價格情況下，積體電路上面可容納電晶體數便可擴大一倍，效能也將提高一倍”的規律。
過去幾十年中，晶片行業的發展速度也的確印證了摩爾的預言。
不過，近些年，伴隨晶片尺寸的不斷縮小，對於晶片生產工藝的考驗越來越大，矽基晶片的發展速度似乎將要到達瓶頸，想要繼續保持這一提升速度的難度也不斷提高。傳統矽基晶片的發展速度開始放緩。
那麼，這是否意味著在晶片效能方面，未來人類將受困於矽基晶片的效能極限，無法再獲得更多突破了呢？
事實並非如此。
科學家們已瞄準了一種被稱為
“碳基晶片”
的新型晶片的研究。
那麼碳基晶片與傳統的矽基晶片有什麼不同呢？
碳元素與矽元素屬同族元素，在地球上廣泛存在，二者在化學與物理屬性上均十分相似。
碳基晶片是以“碳奈米管、碳化矽石墨烯”等材料為核心的晶片，它不同於傳統的矽基晶片，而是由一種高階的奈米工業技術中產生。
根據IBM 的理論計算，假如完全按現有二維平面框架設計，碳管技術相比於矽基晶片有著15 代的技術優勢。
同時，斯坦福大學的相關研究也表明，碳管技術未來有可能將常規的“二維矽基晶片技術”，發展為“三維晶片技術”。
這種改變將可能會使晶片的綜合能力提升至目前的1000 倍以上。
因此，許多人都將碳管視為理想的“矽晶替代品”。
不同於矽基晶片自上而下的“雕刻”製備方法，使用碳奈米管制備的碳基晶片則採用了自下而上的製作方法，也就是透過使用碳奈米管自下而上地進行搭建。
這一過程有些類似於搭建積木的過程，而一個個碳奈米管就類似於一塊塊“積木”。
想要使用碳奈米管制備晶片，首先便需要生產出大量高純度且長度符合要求的碳奈米管。
其次，便是將這些碳奈米管整齊排列並固定到晶片的相應位置上。
儘管理論上可行，效能上也有優勢，但近20年間，碳基晶片卻遲遲未得到突破，背後的原因是什麼呢？
原來，矛盾之處在於想要製作碳基電晶體，就需要對碳奈米管材料進行摻雜。但這樣一來就使碳基晶片失去了原有的效能優勢，一切似乎陷入了“死局”。
於是，許多科學家都在這一方面進行了研究。
其中做得最好的，要屬來自美國的 MIT 舒克拉團隊和我國的北大彭練矛團隊。舒克拉團隊研究出了一種被稱作Mixed的技術來解決碳奈米管的摻雜問題，以控制沉積金屬等電極材料的方式來對電晶體進行控制。
2020年6月， MIT的舒克拉團隊在《自然·電子學》雜誌上發表了論文。他們改進了一種“將襯底浸沒在奈米管溶液中”的沉積技術，不過這一點其實並不新鮮，只是展示了製備薄膜的一些細節。
但意義較為重大的一點在於，他們的工作是在商業矽基線上進行的，這意味著碳奈米管積體電路透過工業裝置進行製造成為了可能。
另一方面，我國也取得了重要進展，彭練矛團隊推出了“無摻雜製備方法”，解決了碳奈米管的摻雜問題。
他們放棄了對於碳管的摻雜，而是藉助對接觸金屬的功函式的調節來對器件進行極性調控。並且相比於舒拉克團隊，北大團隊在高效能碳基電晶體與高質量碳奈米管材料的研究方面，更具備領先優勢。
2020年5月，彭教授團隊已實現對於碳基半導體材料的提純純度達99.9999%以上的技術，這一技術為將來的碳基晶片的研製，有著重要意義。
那麼，既然碳基晶片效能如此優越，並且我國在這一方面的研究具備一定優勢，是否就意味我國可以藉此機會在晶片方面彎道超車了呢？
目前來看，想要達到這一效果還是比較困難的。
事實上，關於碳基晶片的研究目前儘管取得了一定進展，但當前碳基技術仍處在實驗室階段，目前碳奈米管晶片的整合度最高僅達到了幾萬個電晶體，而先進的矽基晶片則達到了上百億個，二者間差距仍相當巨大。
其整合成熟度仍不夠，想要從學界研究過渡到工業量產仍有較長的路要走。
首先，要實現碳晶片技術的產業化，需要資金，時間的投入，未來假如沒有像矽基積體電路的高達千億元量級的投入與10至15年的時間進行研發，碳基晶片技術不可能成熟。
其次，碳晶片產業化之後更可能會首先在傳統半導體技術不太適合的領域進行發展，比如高效能薄膜與感測電子以及當前傳統半導體技術無法觸及的亞毫米波甚至太赫茲的電子技術等領域進行發展。
不過，儘管目前碳基晶片的研究仍然任重道遠，但這對我國而言這仍不失為一個發展的機會。各位朋友，你們怎麼看待碳基晶片技術呢？
