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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。

碳基技術(shù)是發(fā)達(dá)國家一直研發(fā)預(yù)替代硅基的新技術(shù)

據(jù)中國電子報(bào)消息，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)被國外廠家長(zhǎng)期壟斷，國內(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)，中國每年進(jìn)口芯片的花費(fèi)高達(dá)3000億美元，甚至超過了進(jìn)口石油的花費(fèi)。

“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。”彭練矛院士說。

以企業(yè)應(yīng)用為例：與國外硅基技術(shù)制造出來的芯片相比，我國碳基技術(shù)制造出來的芯片在處理大數(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)在不久的將來可以應(yīng)用于國防科技、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)開多少個(gè)程序都不會(huì)出現(xiàn)卡頓。”北京元芯碳基集成電路研究院研發(fā)部負(fù)責(zé)人許海濤說。

據(jù)了解，碳基技術(shù)也是發(fā)達(dá)國家一直研發(fā)預(yù)替代硅基的新技術(shù)。由于我國碳基技術(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摻雜碳基CMOS技術(shù)發(fā)展而來，近年來取得了一系列突破性的進(jìn)展，極大地提升了我國在世界半導(dǎo)體行業(yè)的話語權(quán)。

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此前，美國威斯康辛大學(xué)米爾沃基分校的科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了一種全新的碳基材料――一氧化石墨烯，其由碳家族的神奇材料石墨烯合成，該半導(dǎo)體新材料有助于碳取代硅，應(yīng)用于電子設(shè)備中。

據(jù)了解，石墨烯的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能極強(qiáng)，遠(yuǎn)超硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，科學(xué)家認(rèn)為石墨烯未來有望取代硅成為電子元件材料。我國“十三五”材料科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃指出重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，石墨烯碳材料技術(shù)方面，關(guān)注單層薄層石墨烯粉體、柔性電子器件大面積制備技術(shù)，石墨烯粉體高效分散與高催化活性納米碳基材料與應(yīng)用技術(shù)。

華麗家族（600503）旗下寧波墨西科技投建了世界上第一條量產(chǎn)石墨烯生產(chǎn)線，子公司已形成年產(chǎn) 100 噸電子級(jí)石墨烯微片與年產(chǎn)400噸工業(yè)級(jí)石墨烯微片的生產(chǎn)能力。

德爾未來（002631）控股子公司廈門烯成已覆蓋石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上下游，與諾貝爾獎(jiǎng)獲得者組建合資公司，拓展石墨烯智能穿戴領(lǐng)域。

楚江新材（002171）公司產(chǎn)品涵蓋特種粉體材料，碳基、陶瓷基復(fù)合材料及其制造裝備粉末冶金、環(huán)境保護(hù)裝備，先進(jìn)熱處理裝備等。公司目前研發(fā)了國內(nèi)第一臺(tái)超高溫連續(xù)式石墨提純?cè)O(shè)備；第三代半導(dǎo)體碳化硅單晶項(xiàng)目已取得國家國防科工局立項(xiàng)。

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