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彭練矛院士：15年后碳芯片技術有望成為主流技術芯片
2005年，Intel先進器件研究組發表的一篇文章指出，他們發現采用傳統的半導體摻雜工藝無法制備出性能超越硅基CMOS的碳納米管器件。2006年，Intel公開宣布放棄碳納米管方案。彭練矛告訴記者，由于了解到采用傳統摻雜方式無法制備出超越硅基技術的集成電路，他所在的團隊很早就開始探索無摻雜技術。2007年，該團隊在碳納米管CMOS集成電路無摻雜制備方面取得了突破，2017年將碳基器件的尺寸縮減到5納米水平，其器件性能接近理論極限，綜合指標超越了硅基器件的十余倍。到了2020年，該團隊在規模用高性能碳納米管集成電路用材料的研究過程中再次取得了重要突破，首次達到大規模碳基集成電路用碳納米管陣列所需的純度和密度，并采用這種材料首先實現了性能超越硅基集成電路，電路的頻率超過了8GHz，比之前世界上最好的、由IBM團隊2017年創造的280MHz的頻率提升了幾十倍。
“15年之后碳芯片技術有望成為主流芯片技術”
“在實驗室，我們和美國的同事們已經證明了碳納米管晶體管相較最先進的硅基晶體管有十余倍的綜合優勢。此外，基于碳納米管晶體管技術所能構建的三維芯片框架，能把芯片性能成百上千倍地提高。”彭練矛表示，雖然目前最復雜的碳納米管芯片的集成度只有幾萬個晶體管，與先進的硅基芯片的上百億個晶體管相比有天壤之別。但是，碳納米管技術能夠提供的芯片性能也是硅基芯片遠遠不可能達到的。與硅基半導體技術相比，目前碳基技術的集成成熟度還不夠，需要國家大力推進。
談及碳芯片技術的產業化，彭練矛表示，首先需要投入資金和時間，沒有類似硅基集成電路千億元量級的投入和10-15年的研發時間，碳芯片技術是不可能成熟的。在這些前提條件下，碳芯片產業化應該會在一些傳統半導體技術不太適合的領域率先得到發展，例如對于未來互聯網至關重要的高性能薄膜和傳感電子,包括柔性可穿戴電子等領域；其次是目前傳統半導體技術夠不著的亞毫米波乃至太赫茲電子技術，特別是未來6G技術所需的能夠在90GHz以上頻段使用的集成電路技術。
“我國發展碳芯片面臨的最大挑戰不是來自技術，而是一個最根本的判斷：硅基半導體技術可以一直走下去，再主導芯片技術幾十年，而在這個過程中我國成功逆襲取得硅基芯片技術主導權。但未來芯片技術的發展情況可能不是這樣。”彭練矛認為，在國家重視且科研經費充足的情況下，預計3-5年后碳基技術能夠在一些特殊領域得到小規模應用；預計在未來10-15年的時間內，硅碳融合技術將成為主流；預計15年之后碳基芯片有望據其高性能、低功耗和多樣性的優勢，隨著產品更迭逐漸成為主流芯片技術。“我們相信科學，堅信既然科學已證明碳基芯片的天花板要遠遠高于硅基技術的天花板，而相應地成百上千倍的芯片性能提升也足夠支持未來的信息技術繼續發展幾十年。即使面臨再大的困難，也值得去堅持。”