确实，同水平的碳基芯片的性能要比硅基芯片的性能强不少。据IBM的研究报告称:同技术水准的碳纳米管晶体管的性能要比硅晶体管领先15代，而斯坦福大学的报告则称:如果将碳纳米管晶体管设计成三维的话，性能比二维的硅晶体管提升1000倍。不过，碳基芯片没有正是商用之前，理论研究的再好，也不是真的。

　　也就是说，只要对碳基芯片的研发进行投资，就有在3-5年商业化的可能，10年内进入手机和电脑中取代现有的硅基CPU。

　　只不过据第一个碳纳米管研制出来已经22年了，碳纳米管作为晶体管的研究成果并不是太大。国内于2022年，制造出了由2500个碳纳米管晶体管组成的集成电路，其性能仅相当于Inter4004；而在2022年，MIT团队制造出了由1.4万个碳纳米管晶体管组成的CPU，但是其主频还不如最早的Inter80386。所以说，个人觉得，碳纳米管晶体管距离商业化，至少还需要10年的时间。

　　而制约碳纳米管晶体管迈入商业化的主要原因就是:提纯到99.999999%极为困难，承载电流能力弱，碳纳米管难以生长在特定的位置。

　　只不过以现有的技术要将碳纳米管提纯到99.999999%是很困难的，因为在制造碳纳米管时就需要用到金属纳米管，以至于在分离提纯时难度较大。虽说不能提纯到99.999999%，但是以现有的技术，提纯到99.99%还是可行的。

　　硅晶体管每μm可以承载1ma的电流，而现在的碳纳米管每μm只能承载6μa的电流。提高碳纳米管的承载电流能力也只能缩短沟道长度和提升密集度了。由MIT团队研发的处理器的沟道长度为1μm，而国内的达到了3纳米。如果说，国内和国外联合起来，估计碳纳米管晶体管迈入商业化也不会太久。

　　只能说，随着科技的发展，取代硅晶体管的新材料也发现了不少，最主要研究重点还是碳纳米管晶体管。

　　碳基芯片确实更为先进，但是量产估计很难。

　　目前碳基芯片还处于研究阶段，如果要进入市场的话，还需要考虑很多其他因素。就目前而言，我们还只是解决了原料提纯以及按需要排列碳纳米管。这也就意味着，我们已经可以用碳纳米管按需要组成各种晶体管结构（工具是单链dna），并且把这些晶体管结构按需要粘在基板上。

　　而现在我们对于碳基芯片的研究还卡在给“给晶体管安装电极”这一步。如果按照传统工艺来看，这一步是用光刻和电子束。但那几位大能似乎想用单链dna直接把金属纳米材料“粘”上去，从而组成电极。如果未来这项技术真的能够发展成熟，我们的芯片应该是是一层层“泡”出来的，而不是刻出来的。

　　当然了，即便是这些技术全部成熟，想要实现量产化还有很长一段路。至少工业化生产钱，我们还得组建相关公司，建造厂房，制造设备，完善工艺流程，同时开发这个工艺的eda软件等。总之即便真的研发成功了，也需要很长的准备时间才能够走上量产之路，而现在来看，这条路还真的很长。

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　　碳基芯片被认为有希望取代硅基芯片，成为新一代半导体技术而受到人们厚望和祈盼。

　　硅基芯片内部用碳纳米管做传导，栅极是比硅更优秀的碳材料或石墨烯。其电子迁移率、电子自由程、极限运动速度、功耗比硅材料优异的多。如能研发成为新一代半导体材料是最为理想的。

　　碳基芯片设计和使用主要是化学制备方法，如电弧放电法、激光烧蚀法等不同工艺。

　　把碳纳米管置入硅晶片上线槽内、离开了光刻技术只能设置几百个晶体管。而硅晶芯片用了光刻技术后则可设置几十亿、上百亿个晶体管。所以技术上还有待研发、成熟后才能商业量产。

　　碳基芯片制备时、如仅凭碳基材料自身化学特性，要成功完成将碳纳米管形成的电路图形布设在基片上、依赖碳分子或石墨烯自身活性来超越光刻技术和刻蚀技术，目前暂无可能。制程芯片节点是无法达到目前7nm、5nm水平的。

　　不少国家都在大力研发碳基芯片，囿于现有技术和设备、无法如光刻机那样按比例将电路图投影复制到基片上。

　　况且碳纳米管电子迁移率是硅晶体管的1000倍、电子极限运动速度是硅晶体管10倍，自身性质活跃导电性强。在狭小的芯片范围内布设高数量级的碳纳米管，现有科技和工艺无法支持。

　　所以，硅基目前还是芯片的最佳材料、光刻机是关键设备。碳基芯片取代硅基芯片在技术上突破，能商业量产还有很长路要走，至少也得5年。

　　第一块集成电路诞生于1958年，由美国人基尔比发明。此后，半导体集成电路产业在市场起基础性作用的环境下发展起来并不断进步，从原材料、半导体设备、开发设计、制造、封测，到最终的市场，至今已经形成了全球化的分工与合作机制，且基本上是硅基芯片的天下。从第一块集成电路诞生至今，时间长达60余年。硅芯片的历史有60余年，并且仍在持续，不是随便说替代就可以替代的。

　　在严格遵循摩尔定律的前提下，进入市场的芯片，最先进的到了7nm工艺节点，之后的5nm、3nm和2nm芯片虽然现在没有真正流入市场，但也可在晶圆厂大量生产制造。台积电是全球最领先的晶圆代工厂，据估计，在理想状态下，到2025年，6nm、5nm和3nm工艺将在台积电的营收中占大部分，而2nm及以下节点工艺还未开始为台积电贡献收入。而且就算是5nm工艺节点的芯片，在初期主要是靠了华为和苹果两家“土豪”公司的需求来带动（三星可以自己量产5nm芯片），未来3nm，甚至2nm及更小节点的芯片在市场上有多大的需求，其实说不准。

　　碳基芯片毕竟停留在实验室，商业前景不明朗，至少在未来5到7年里，或者说没有庞大的市场需求驱动，企业应该没有什么动力去为碳基芯片的商业应用进行大量投入。简而言之，没有真正引发全球业界强烈的共鸣，一个巴掌拍不响的。

　　▲2022至2025年，各制程工艺在台积电营收中的贡献变化

　　当前半导体行业中的光刻机、EDA软件设计工具、测试仪器、生产工艺流程等是否可用于制造碳基芯片?彭练矛院士说：“使用率大约能达到80%~90%，但碳管材料的清洗、刻蚀等步骤需要特殊处理，碳管器件的模型需要单独建立。”换言之，当硅基芯片在工艺上达到极限、再也无法突破，转而投向碳基芯片，那么业界要推动碳基芯片继续缩小节点，还必须要仰赖其他环节。例如光刻机，光刻机在硅基半导体晶圆制造成本中可是占到大约一半。

　　一方面，中国（包括政府、科研机构和企业等在内）围绕硅基芯片总计投入的人力、物力和财力非常之大，涉及原材料、半导体机台设备、开发设计、生产制造、封装测试等几乎所有环节，从国家层面考虑，目的不外乎是尽可能缩小与国际领先之间的差距，同时为培育出大量本土人才创造条件。中国在集成电路领域投入如此之大，尚没有好好消化、完全吃透，实现应有的回报。但另一方面，中国半导体产业在原材料、半导体生产设备、软件设计工具等环节相对滞后也是事实，而且高度依赖国外厂商。最致命的还是，高端专业人才稀缺，仍需大量引进。在此情况下，就算中国本土半导体上中下游企业肯齐心协力转向碳基芯片，希望抢先国外一步实现所谓的“弯道超车”，也不能不考虑各种可能的风险。例如，华为与台积电本来合作得非常愉快，但美国企图彻底阻止台积电为华为代工芯片。

　　况且，彭练矛院士自己也说：“现代芯片制备有上千个步骤，其中一步做不好，就没有好的产品。最后是一个系统优化的问题，材料、器件、芯片设计等密不可分。”

　　另外，彭练矛教授还说过：“碳纳米管的制造乃至商用，面临最大的问题还是决心，国家的决心。若国家拿出支持传统集成电路技术的支持力度，加上产业界全力支持，3-5年应当能有商业碳基芯片出现，10年以内碳基芯片开始进入高端、主流应用。”

　　根据已公开的信息（碳基的一些优势在此省去不说了），碳基芯片是半导体产业的方向之一，但不能确定就是技术发展的唯一必然方向。不过，业界确实可以从最简单的商业应用开始尝试做起，从简单到复杂，从低端到高端，从小范围到大范围，从专业特定领域到全范围推广。

　　现在实验室能做出合格的碳基片，要实现工业化生产，是需要攻关研制很多设备的，到设备调试能生产出合格的碳基片，这是需要时间的。还要研制符合碳基片的刻胶和刻制技术，当然如果国产已有的光刻机，光刻胶如果能用。那就能较快解决问题。这一切都得靠中国的科学家共同努力，分头并进！由于中国统一领导，能够调集全国的优秀科技人才集中攻关，工作效率必然高于西方国家！做好碳基片的专利申请和保护，加强技术保密工作。中国一定能从碳基芯片领域开辟出一片新天地！为中国的科技进步，国家强盛走出一条新的阳光大道！中国的科技工作者你们辛苦了！中国人民会记住您们的！祝您们身体健康，万事顺意，早日完成历史使命！