開篇提醒：目前在半導體行業，碳基芯片的呼聲可謂是日益高漲啊！因爲從理論和實驗結果上講，這種新材料可以讓我國在下一代芯片材料中佔據主導地位。但是本期內容呢，我將從芯片的工藝出發，給碳基芯片降降溫，說清楚碳基芯片在短時間內，爲什麼難以繞開荷蘭EUV光刻機，解除華爲乃至整個行業的芯片困境。

我們先說說碳基芯片是不是靠譜的。

2020年5月在美國知名雜誌《科學》上，北大團隊刊登了一篇關於碳基半導體的論文，文中提到了“高密度碳納米管”的提取和組裝方法，業界更是將這一成果稱爲——碳基半導體進入規模工業化的基礎，通俗講就是利用這個方法提取的碳納米管，可以用來製取芯片。

目前製取芯片的材料是硅基，而碳納米管制取的碳基芯片，相比於傳統硅基在成本、性能和功耗上更加具有優勢。而且碳基芯片最突出的一個地方就是，28納米制程的碳基芯片與目前主流7納米硅基芯片的性能相當，所以我們只需用28納米的光刻機，便可以獲得全球最先進EUV光刻機的效果。

這樣看來碳基芯片確實是比較靠譜的，中國在碳基半導體的提取技術上，也已經做到了行業頂尖水平。那麼臺積電這些已經將硅基芯片做到工藝極限的大廠，爲什麼要用咋們的碳基材料，將行業話語權乖乖交出來呢？

問題不是臺積電或者整個芯片行業想不想用，而是他們——必須要面臨這一步的選擇。而這一切就要從芯片業界的一條至尊定律——摩爾定律說起。1965年美國人戈登摩爾提出了一條芯片定律，遵循這條定律，硅基芯片的性能每隔兩年左右就會翻一倍，具體表現在芯片的製程有規律提高。但是硅基芯片進入5納米、乃至2納米制程以下後，人類的加工工藝也逼近了極限，所以摩爾定律正在逐漸失去“預言“的作用。

而這正是由於硅基芯片本身的物理性質所限制的，往更小的製程做、芯片中的晶體管更小時，硅基芯片會出現漏電效應和短溝道效應等問題，而用碳基材料來做晶體管，就不用做這麼小，不用去逼近工藝極限，就可以獲得與硅晶體管同等的性能。所以芯片從業者們要麼繼續尋求破解的技術，要麼就更換製作芯片的材料，這是今後芯片行業必須面對的抉擇。

所以碳基芯片的方向是有一定可行性的。要知道數碼相機的誕生，打敗了膠片大廠柯達，智能手機的出現幹掉了翻蓋巨頭諾基亞，所以我們不能忽視中國芯片行業的任何一次機會。

但除了看到碳基芯片給中國半導體行業，帶來的一線生機外呢，還要理性看待碳基芯片存在的技術障礙和研發週期。北大碳納米管提取團隊的帶頭人彭練矛教授曾表示，該團隊的下一步目標是在3年內完成90納米碳基CMOS先導工藝的開發，性能上相當於28納米的硅基芯片。也就是說，我們在這幾年是要完成90納米碳基芯片的工藝研發，也就是將90納米碳基芯片設計出來，其性能相當於28納米的硅基芯片，相比於目前硅基芯片5納米的一線水平，我們剛好可以邁入門檻。

其次此次碳納米管的提取是將碳基半導體技術，從實驗室向着產業化應用推進了一大步，但是呢，在完全達到產業化之前，我們還有很長的一段距離要走。碳納米管的提取僅是完成芯片衆多製造步驟中的一小步——芯片材料的提取，後續芯片內部結構的製作步驟還有不少，在電路縮放版圖的印刻上我們仍然需要用到光刻機，但對光刻機精度的需求沒有像現在這樣急迫。即使我們完成了硅基芯片的設計，但整個行業也沒有生產製造的能力，而硅基芯片製造技術這一步也是我們必須面對的。

最後碳基芯片產業和生態的建立還需要一定的時間，而今後發展的趨勢很可能是和硅基芯片產業鏈相融合。目前各大廠商在硅集成電路產業投入了鉅額資金研發，完善了芯片設計、製造和封裝等一系列環節，纔有了今天如此成熟的硅基芯片產業鏈。如果行業最終選擇碳基芯片、以及碳基芯片的技術愈發成熟時，產業鏈和生態的更換，或者因爲碳基芯片和硅基芯片有着技術交叉，我們可以進行產業鏈的融合時，都是需要一個時間週期。

所以我們現在雖然有了領先的碳基半導體技術，在碳基芯片的發展上有一定的先發、主導優勢。但是我們仍然要埋頭髮展整個芯片產業鏈，更不能沉醉於馬上彎道超車的幻想中。短時間內，華爲的芯片困境不會改變，中國芯片行業的障礙不會解除。