2020年5月，北大团队在碳基芯片的研究再次取得重大突破，碳基芯片的研究成果，给我国芯片产业提供了一条新的发展道路。

手机已经成为我们每个人的生活和工作必备，而芯片就是手机必备的大脑，芯片越先进手机的性能就越好，功耗就越低，这一点，从手机性能得到巨大提升的时候，续航的时候却越来越长就能得到证明。

小小的芯片，性能如此强大，可是制造它的材料却是最普通不过的沙子——硅，以硅为材料生产出来的芯片，叫硅基芯片，从芯片发明的那天起到现在，我们一直是在使用硅基芯片，芯片企业不断的把越来越多的晶体管集成到表面积越来越小的芯片上，像华为最新手机芯片麒麟9000上面集成的晶体管就多达120亿个。

早在1965年，摩尔就预言，芯片中晶体管中的数量每过18个月就会翻一倍，这就是著名的摩尔定律，不过，现在万能的摩尔定律好像也要触及到天花板，因为硅基芯片的工艺制程已经达到5纳米，再往下就是2纳米，1纳米，超过1纳米，就进入硅基芯片工艺制程的极限。

如何打破芯片制造的天花板，让芯片继续往前发展，芯片科研人员不断尝试寻找各种新材料来代替硅基芯片，以获得更好的性能和更高的工艺水平，其中碳纳米管就是一种比较理想的晶体管材料，可以把单层的石墨片卷成一根直径为1-2纳米的中空场管，这就是用来制造碳基芯片的明星材料：碳纳米管。

这种方法虽然在理论上完全可行，但是实际操作起来却没有那么容易，科学家们研究了近20年，一直没有重大的突破，可以说，谁最先突破基中技术难题，让碳基芯片实现工业化，谁就占据了芯片未来发展的先机。

我们虽然在硅基芯片的技术上远远落后于外国，但是在碳基芯片的研究上，因为起步早，和西方国家基本处在同一起跑线上。由

士带领的北大团队，从2007年就开始开展了对碳基集成电路的研究，他们从碳管制作组装工艺和器件结构等方面入手，创造性的研发了一套高性能碳管CMOS器件的无掺杂制备方法，10年艰辛，到2017年终于取得了重大突破，成功制备出5纳米栅极碳纳米管CMOS器件，经测试，工作速度两倍于英特尔最新商用硅晶体管，能耗却只有硅材料晶体管的1/4，这表明在10纳米以下，碳纳米管CMOS器件比硅基CMOS器件具有明显的性能优势，而且有望达到由量子力学和热力学定律所决定的性能极限，展现出碳纳米管电子学的巨大潜力。 这一成果也发表在当年的《科学》杂志上。

2020年5月，北大团队在碳基芯片的研究再次取得重大突破，如果把2017年的成果看做是制砖工艺，那么2020年的成果就是修房子的方法。北大团队开发了一种碳纳米管提纯的新工艺，在4英寸的基片上制作出排列整齐的碳纳米管阵列，每微米范围内可以排列100-200个碳纳米管，实现在高纯度碳纳米管的排列问题。经过电学测试，发现相比特征长度相似的硅基晶体管，碳基晶体管的性能更加优越。

这项成果迅速引起了华为的重视，并马上派出团队进驻北大团队，一起参与商用碳基芯片的研发，通过研发团队和优秀厂商的对接，碳基半导体有望很快进入工业化阶段，基于碳纳米管的集成电路技术已经不存在原理上的障碍，也不再是遥不可及的梦想，掌握核心技术的碳级芯片，也为中国芯片领域的发展带来了新的希望。

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