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5月26日，北京元芯碳基集成電路研究院宣布，由該院中國(guó)科學(xué)院院士北京大學(xué)教授彭練矛和張志勇教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多年研究與實(shí)踐，解決了長(zhǎng)期困擾碳基半導(dǎo)體材料制備的瓶頸，如材料的純度、密度與面積問(wèn)題。他們的這項(xiàng)研究成果已經(jīng)被收錄在今年5月22日的《科學(xué)》期刊“應(yīng)用物理器件科技”欄目中。

目前，大到航空航天、金融保險(xiǎn)、衛(wèi)生醫(yī)療等領(lǐng)域，小到智能手機(jī)、家用電器等數(shù)碼家電所使用芯片絕大部分采用硅基材料的集成電路技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)被國(guó)外廠家長(zhǎng)期壟斷，國(guó)內(nèi)電子產(chǎn)品所需要的芯片則大多依賴進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年進(jìn)口芯片的花費(fèi)高達(dá)3000億美元，甚至超過(guò)了進(jìn)口石油的花費(fèi)。

北京大學(xué)電子系教授張志勇 圖丨中國(guó)電子報(bào)

“采用硅以外的材料做集成電路，包括鍺、砷化鉀、石墨烯和碳，一直是國(guó)外半導(dǎo)體前沿的技術(shù)。而碳基半導(dǎo)體則具有成本更低、功耗更小、效率更高的優(yōu)勢(shì)，更適合在不同領(lǐng)域的應(yīng)用而成為更好的半導(dǎo)體材料選項(xiàng)。我們的碳基半導(dǎo)體研究是代表世界領(lǐng)先水平的?！迸砭毭菏空f(shuō)。

以企業(yè)應(yīng)用為例：與國(guó)外硅基技術(shù)制造出來(lái)的芯片相比，我國(guó)碳基技術(shù)制造出來(lái)的芯片在處理大數(shù)據(jù)時(shí)不僅速度更快，而且至少節(jié)約30%的功耗。碳基技術(shù)在不久的將來(lái)可以應(yīng)用于國(guó)防科技、衛(wèi)星導(dǎo)航、氣象監(jiān)測(cè)、人工智能、醫(yī)療器械等多重領(lǐng)域。由于碳基材質(zhì)的特殊性，它能讓電路做到像創(chuàng)可貼一樣柔軟，這樣的柔性器械，如果應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域?qū)⑹够颊邠碛懈邮孢m的檢查體驗(yàn)；因碳基材質(zhì)特點(diǎn)，在一些高輻射、高溫度的極端環(huán)境里，采用碳基技術(shù)制造出的機(jī)器人將更好的代替人類執(zhí)行危險(xiǎn)系數(shù)更高的任務(wù)；談到個(gè)人應(yīng)用：碳基技術(shù)若應(yīng)用到智能手機(jī)上，因其擁有更低的功耗，將使待機(jī)時(shí)間更加延長(zhǎng)。“現(xiàn)在我們用手機(jī)看電影3個(gè)小時(shí)的可能就沒(méi)電了。若將手機(jī)植入碳基技術(shù)的芯片，至少可以看上9個(gè)小時(shí)的電影都不會(huì)斷電，且手機(jī)開(kāi)多少個(gè)程序都不會(huì)出現(xiàn)卡頓?！北本┰咎蓟呻娐费芯吭貉邪l(fā)部負(fù)責(zé)人許海濤說(shuō)。

高密度高純半導(dǎo)體碳納米管陣列的制備和表征 圖丨北京元芯碳基集成電路研究院

據(jù)了解，碳基技術(shù)也是發(fā)達(dá)國(guó)家一直研發(fā)預(yù)替代硅基的新技術(shù)。由于我國(guó)碳基技術(shù)起步較早，目前的技術(shù)是基于二十年前彭練矛院士提出的無(wú)摻雜碳基CMOS技術(shù)發(fā)展而來(lái)，近年來(lái)取得了一系列突破性的進(jìn)展，極大地提升了我國(guó)在世界半導(dǎo)體行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)。