一、碳基半導體潛在應用領域

（一）碳基芯片

碳基半導體制造的芯片器件類型與硅基半導體沒有大的差異，可大致將其分為：信息處理芯片、通信芯片和傳感器芯片三類。信息處理芯片包括CPU、GPU、張量處理器（TPU）、嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡處理器（NPU）等，通信芯片包括5G基帶芯片、核心網(wǎng)絡芯片、信號處理芯片等。兩者都是未來人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈和5G等前沿技術(shù)所必需的，對設計精度、工藝制程、集成度和產(chǎn)能都有更高的要求，短時間內(nèi)難以制造出相應的碳基器件。但傳感器芯片一般嵌入物聯(lián)網(wǎng)設備使用，如可穿戴設備使用的醫(yī)療傳感器芯片，這類芯片對制程和工藝要求較低，預計三至五年內(nèi)就可能商用。

對芯片制造來說，碳納米管具備優(yōu)秀的性能，但真正利用起來并不容易，特別是用于制備碳納米管晶體管。極小的碳納米管摻雜處理難度很高，但基于碳納米管的芯片技術(shù)仍取得了相當程度的進展。麻省理工學院聯(lián)合ADI公司的研究人員找到一種方法，設計出了復雜的工藝將碳納米管按照需要轉(zhuǎn)化成p型或者n型半導體?；谶@種技術(shù)，該團隊用14000個碳納米管晶體管制造出16位處理器RV16X-NANO。該處理器采用RISC-V指令集，可在16位數(shù)據(jù)和地址上運行標準的32位指令。研究人員利用這一處理器運行程序，打出了“你好，世界！我是RV16XNano，由碳納米管制成”。

16位處理器RV16X-NANO

（二）碳基光電器件

碳納米管在推動光電器件發(fā)展上具備遠超硅基材料的特性。傳統(tǒng)的硅基材料是間接帶隙半導體，無法制備高性能的電致發(fā)光器件。作為一種直接帶隙的半導體材料，碳納米管具有優(yōu)異的光電性能，可以同時實現(xiàn)電致發(fā)光器件和光電器件。在碳納米管的兩端分別采用鈧和鈀作為接觸電極，使電子和空穴在被注入到碳納米管中時或面臨零勢壘（正偏壓條件）或面臨接近碳納米管能隙的很大勢壘（負偏壓條件），從而實現(xiàn)高性能二極管。

碳納米管二極管在光照射下可以激發(fā)出電子空穴對，并在內(nèi)建電場中被分開，從而實現(xiàn)高效率的納米光電二極管。但是單個二極管實現(xiàn)的光伏電壓較小，不具備實用價值?？蒲腥藛T創(chuàng)造性地發(fā)展了碳納米管級聯(lián)電池（虛電極）技術(shù)，使單個二極管的光伏電壓超過1V，達到實際應用水平。研究成果表明在一根碳納米管上可以簡單地通過選用對稱電極實現(xiàn)CMOS器件，構(gòu)建集成電路，通過非對稱電極（例如兩端分別由非對稱的n型和p型電極連接的碳納米管）即可實現(xiàn)紅外納米光源和光探測器，并可以通過虛電極的引入增加光電壓和探測效率。納米CMOS器件和光電器件在這個無摻雜集成工藝中自然地結(jié)合了起來，有望為納米電子和光電子電路的開發(fā)提供一個統(tǒng)一的平臺，而電子和光電子器件的集成，特別是光通訊電路與高性能電子電路的集成有望極大地提高計算機系統(tǒng)的能力，為后摩爾時代的電子學帶來新一輪的繁榮。

（三）柔性電子器件

柔性電子是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性基板上的新興電子技術(shù)。相對于傳統(tǒng)電子，柔性電子具有更大的靈活性，能夠在一定程度上適應不同的工作環(huán)境，滿足設備的形變要求。除優(yōu)異的電學性能外，石墨烯和碳納米管的光學、力學性能也使其適用于柔性電子器件的制造。其中，石墨烯具有輕薄、透明等特性；碳納米管具有柔韌性好、耐彎曲和疲勞強度高的特性。

碳基半導體材料有望在實際中滿足多種柔性電子器件的應用場景：柔性應變/壓力傳感器，該類傳感器通常由導電傳感元件與彈性聚合物或其他柔性/可拉伸基材（如纖維、紗線和紡織品）耦合組成，可通過應變/壓力刺激引起的導電元件間接觸電阻的變化，檢測材料應變或外界壓力；可穿戴器件，由于柔性電子器件具有很高的柔性和延展性，可與人體的外形特性和運動特性相匹配，并完成傳感、顯示等功能，應用于消費電子、醫(yī)療保健等行業(yè)，柔性能源系統(tǒng)，該類系統(tǒng)的定義為柔性甚至可伸縮的能源裝置，包括超級電容器、電化學電池（例如鋰電池、鈉電池和金屬空氣電池）、光伏裝置和發(fā)電機等；透明導電薄膜類應用，該類應用包括柔性觸摸板、柔性有機發(fā)光二極管（OLED）和柔性有機太陽能電池等。

柔性電子器件與人體“無縫貼合”

（四）生物醫(yī)學傳感器

碳納米管因其獨特的力學、電學和化學性能，在生物醫(yī)學傳感器領域有很大用武之地。碳納米管具有一定的吸附性，能與吸附的其他分子發(fā)生相互作用，從而引起宏觀電阻發(fā)生改變，因此可以將碳納米管制作成氣體傳感器，通過測量碳納米管電阻的變化來檢測氣體的成分。碳納米管傳感器與普通傳感器相比具有尺寸小、靈敏度高、反應快、表面積大、能在室溫或更高溫度下操作等優(yōu)點，可制成最小生物醫(yī)學分子級氣敏元件，應用于病人呼吸監(jiān)測，將會取得很好的效果。

同時，碳納米管在應力影響下容易發(fā)生網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和直徑變化，甚至螺旋度發(fā)生變化。由于螺旋度變化將影響碳納米管導電性的變化，因此可將碳納米管作為生物壓力傳感器，通過測定其電子特征的不同來測定力學應力的大小。碳納米管傳感器可做成高靈敏的微型設備，能應用于一般壓力傳感器不易傳導的區(qū)域，如血管、淋巴系統(tǒng)、細胞等。

利用碳納米管的微型、靈敏、便攜帶的特性，將其做成生物醫(yī)學電磁傳感器注入人體，隨時監(jiān)控電磁波對人體的影響，將在很大程度上減少電磁波對人體的傷害。同時醫(yī)務人員通過測量人體磁場的變化來判斷人體的生理變化，從而采取適當?shù)姆椒ㄟM行治療。

二、碳基半導體的產(chǎn)業(yè)難題

（一）規(guī)模化、低成本制備生產(chǎn)難題

目前碳基材料的主要挑戰(zhàn)來源于規(guī)?；a(chǎn)面臨的高可控性材料加工問題，即必須在絕緣襯底上定位生長出所需管徑大小的碳納米管半導體。網(wǎng)狀薄膜的碳納米管可以避免材料手性和位置控制問題，但是由于其性能的限制，只適合于柔性電子學等對器件和電路的速度和集成度要求不高的領域。基于平行碳納米管陣列材料的電子學雖然可以避開位置控制的要求，但是如何規(guī)?；L致密、均勻的純半導體型碳納米管仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。雖然彭練矛院士團隊在碳基材料制備方面實現(xiàn)突破，使得碳納米管生長出現(xiàn)了可控制跡象，但這距離大規(guī)模制備碳納米管還有一定距離，限制其在更多領域開展應用。

此外，碳基半導體與硅基半導體的相關技術(shù)與工藝設備存在差異，雖然現(xiàn)有的硅基半導體加工設備有90%可以直接應用到碳基中，但部分工藝或設備需要調(diào)試，才能適配碳基半導體器件的生產(chǎn)。例如碳納米管材料的清洗、刻蝕等步驟需要特殊處理，碳納米管器件的模型也需單獨建立。

綜上，碳納米管晶體管尚處于實驗中少量制備的階段，無法滿足商業(yè)領域?qū)μ技{米管晶體管快速低成本制備需求。未來，還需進一步突破技術(shù)、成本限制，在設備和器件等工藝方面建立成熟的規(guī)范流程，降低成本，提高穩(wěn)定性，向商用標準邁進。就中美碳基半導體整體發(fā)展狀況而言，我國在碳納米管材料以及高性能碳納米管晶體管制備方面領先美國，但美國在集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)上具備優(yōu)勢，在芯片設計工具、三維系統(tǒng)架構(gòu)設計、標準化規(guī)?；圃斓确矫骖I先。未來碳基需要與硅基技術(shù)結(jié)合以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，因此我國在碳基半導體產(chǎn)業(yè)化推進層面將需要克服比美國更多的困難。

（二）產(chǎn)學研合作難題

半導體產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)眾多，除材料制備外，還需要設計、制造、封裝等眾多工具和環(huán)節(jié)配合，形成生態(tài)鏈。當前，以中國北京大學彭練矛團隊、美國麻省理工學院舒拉克團隊為代表的研究團隊在碳基半導體領域取得一系列階段性進展，但半導體生態(tài)鏈的構(gòu)建僅靠實驗室顯然是不夠的，必須實現(xiàn)產(chǎn)學研合作。

國外方面，碳基半導體材料研究領先院校美國麻省理工學院（MIT）在產(chǎn)學研合作方面做得比較好。MIT團隊的研究，除了有美國國防高級研究計劃局三維芯片系統(tǒng)計劃和美國空軍研究實驗室的官方支持，還有杜克大學等高校，以及ADI、SkyWater等半導體公司支持。美國公司和高校之間交流和流動性較好，公司普遍愿意給高校投錢做項目，并會提出明確目標，讓高校定期匯報進度，共同推進技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

在碳基半導體研究上，美國佐治亞理工學院和杜克大學開發(fā)出工藝設計工具包（PDK）和電子設計自動化（EDA）軟件，為碳基芯片設計和開發(fā)提供軟件支持。ADI和SkyWater公司提供碳基芯片代工，SkyWater更是建造了世界首個碳納米管90nm芯片代工廠，為碳基芯片系統(tǒng)設計和工藝工程化提供硬件支持。MIT利用上述芯片設計工具，設計出包含約64000個碳納米管晶體管的存儲芯片，并在SkyWater的代工廠進行流片。雖然該芯片中存在金屬屬性碳納米管雜質(zhì)過多的問題，但也為碳基芯片產(chǎn)業(yè)化展示了新的可能。

美國麻省理工學院（MIT）

中國方面，目前我國產(chǎn)業(yè)界中愿意跟進的企業(yè)不多，產(chǎn)業(yè)界很難在一項技術(shù)還沒看到回報投資時進行投入，只有工程化、成熟化的技術(shù)，產(chǎn)業(yè)界才敢接手。國內(nèi)公司更愿意在研究成果成熟時和高校合作。例如，在通信領域，企業(yè)和高校的合作就較多，因為這些領域一般不涉及“卡脖子”的硬科技技術(shù)，通過改進算法或模型，就能出產(chǎn)品。而帶有不確定性的合作，短期內(nèi)很難給公司帶來盈利，長期看又存在一定風險，公司就沒有給高校投錢的動力。但碳基半導體技術(shù)從實驗室到產(chǎn)業(yè)界，中間還需要進行工程化研究，其中面臨的挑戰(zhàn)包括資金的持續(xù)保證、理念的轉(zhuǎn)變以及與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的兼容等，這些問題只依靠研究團隊是無法解決的。

以北京碳基集成電路研究院為例，如果該院要繼續(xù)推進碳基集成電路發(fā)展，按照該院當前200人的規(guī)模，再加上實驗平臺，每年需要的資金約為2億元，并且需要確保十年以上的資金投入，約為20億元?？紤]到十年中還不斷會有技術(shù)轉(zhuǎn)讓等創(chuàng)收，實際投資應小于20億元。但是，直到現(xiàn)在還沒有企業(yè)關注到該研究院的價值。北京碳基集成電路研究院院長彭練矛表示，學術(shù)界完成從0到1的創(chuàng)造之后，從1到無限的擴展必須由政府主導、產(chǎn)業(yè)界配合，才能推動這項革命性的技術(shù)真正落地。

（三）逆全球化阻礙全球半導體產(chǎn)業(yè)合作

半導體產(chǎn)業(yè)是一個需要全球化合作的產(chǎn)業(yè)。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，沒有一個國家能單獨把材料、裝備、制造、設計、封裝測試這五個產(chǎn)業(yè)鏈的主節(jié)點都掌握。從生態(tài)鏈角度看，更需要全球化合作，如果產(chǎn)品沒有需求方，或者類似美國對中國芯片進口限制，將會影響半導體生態(tài)鏈平衡發(fā)展。從技術(shù)角度看，半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的快速迭代需要高強度投資，而高強度投資則需依靠多企業(yè)、多方面合作。然而，當今半導體產(chǎn)業(yè)涌動著逆全球化思潮，新冠疫情以來更是表現(xiàn)出愈發(fā)明顯的逆全球化趨向，其中以美國尤甚。

2017年特朗普剛上任時，總統(tǒng)科技顧問委員會就發(fā)布一份名為《如何確保美國在半導體行業(yè)的長期領導地位》的報告。報告指出，中國正瞄準半導體設計和生產(chǎn)的全球領導地位，并利用國內(nèi)穩(wěn)步增長的半導體消費市場放大影響。報告認為美國半導體產(chǎn)業(yè)正面臨威脅，美國應該對中國半導體產(chǎn)業(yè)加以限制。隨后，美國開始在半導體領域強推逆全球化，迫使一些國家或地區(qū)站隊，如限制荷蘭ASML向中國晶圓廠出售EUV光刻機；限制日本信越、勝高向中企出售原材料；限制臺積電給大陸企業(yè)提供代工服務等等。美國的這一系列舉措不僅會割裂全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈，還會引發(fā)其他發(fā)達國家效仿。對于發(fā)展尚未成熟的碳基半導體行業(yè)，未來還需投入大量人力、物力構(gòu)建全新的生態(tài)鏈，全球化合作將大大加快這一進程，而美國等國的逆全球化勢必對碳基半導體行業(yè)發(fā)展帶來不利影響。

三、碳基半導體對產(chǎn)業(yè)的意義

（一）碳基半導體為半導體產(chǎn)業(yè)升級創(chuàng)造良機

現(xiàn)代電子信息技術(shù)的基礎是集成電路芯片，而當前構(gòu)成集成芯片的器件單元幾乎都是由硅基CMOS器件組成。幾十年來，產(chǎn)業(yè)界對硅基CMOS器件的發(fā)展策略是不斷縮小關鍵尺寸，提高集成度，從而實現(xiàn)功能更加強大、功耗更低、速度更快且成本更低的集成電路芯片。早期的芯片發(fā)展相對簡單，只需提升加工精度，根據(jù)等比原則簡單縮減器件橫向和縱向尺寸，就能實現(xiàn)性能的大幅度提升。但是近年來，維持芯片性能快速提升需要不斷引入新的結(jié)構(gòu)和材料，場效應晶體管技術(shù)發(fā)展到今天，從最初發(fā)現(xiàn)時的簡陋結(jié)構(gòu)演變成如今的主流結(jié)構(gòu)已經(jīng)過無數(shù)次優(yōu)化，結(jié)構(gòu)和工藝革新對芯片性能提升效果逐漸下滑。

通過碳基替代完成半導體產(chǎn)業(yè)升級是一條值得嘗試的發(fā)展路徑，但以硅基為核心的半導體產(chǎn)業(yè)鏈成熟而又發(fā)達，從半導體材料供應、設備制造到應用，整個上下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)完全依賴硅基材料及現(xiàn)有的硅基知識產(chǎn)權(quán)體系。碳基半導體通過對硅基的底層替代完成半導體的內(nèi)生革命，為整個半導體芯片發(fā)展提供了新的技術(shù)路徑選擇。但碳基半導體在初始階段，研發(fā)、制造成本高，工藝不及硅基半導體多年磨合形成的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。而且碳基半導體還需要產(chǎn)業(yè)鏈滿足三點要求：一是在保證規(guī)?；a(chǎn)的同時，最大限度地降低成本；二是要能夠利用現(xiàn)有設備，不引入禁止的化學污染物或微粒；三是要實現(xiàn)比同等尺寸硅基更強的性能。產(chǎn)業(yè)發(fā)展有自身的連續(xù)性，碳基半導體如果發(fā)展至能與硅基并存的程度，則將產(chǎn)生“由硅至碳”的升級機遇，對半導體材料制備、芯片設計和制造的既有全球產(chǎn)業(yè)體系產(chǎn)生深遠影響。

（二）碳基半導體技術(shù)發(fā)展，將繼續(xù)推進全球電子產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展

近年來，碳基半導體研究取得眾多進展，碳納米管電子學研究成果尤為顯著。碳納米管材料的半導體純度和質(zhì)量在不斷提高，能夠得到越來越接近理想情況的半導體碳納米管材料來制備晶體管。在器件方面，研究人員對碳納米管晶體管的器件物理進行了系統(tǒng)深入研究，發(fā)展了碳納米管CMOS器件的可控制備方法，并且不斷優(yōu)化柵介質(zhì)和結(jié)構(gòu)，進一步提升器件性能，通過縮減器件尺寸，實現(xiàn)了亞10nm的器件，在此基礎上探索并驗證了碳納米管器件的潛力。得益于材料自身的優(yōu)良性質(zhì)和廣泛的政策和資金支持，研發(fā)人員在碳納米管領域取得相當?shù)某删?，達到了其他納米材料從未到過的高度。

碳基半導體研究取得飛速發(fā)展的同時，也在逐漸從基礎研究轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應用。研發(fā)人員不僅實現(xiàn)了具有各種功能的基礎邏輯單元，在集成電路方面，基于碳納米管晶體管構(gòu)建的一系列基本邏輯單元和復雜電路，特別是碳納米管計算機的展示，讓業(yè)界看到了碳納米管晶體管以及碳納米管芯片的曙光。后摩爾時代碳基電子學若取得進一步研究成果，在低功耗、高性能或者特種集成電路中展示其潛力，則將為半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展譜寫新的光輝樂章。

未來第四次科技革命既需要人工智能、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)技術(shù)的鼎力支撐，也離不開半導體技術(shù)提供的硬件基礎?？萍几锩鼛硇畔⒑蛿?shù)據(jù)的再一次爆發(fā)式增長，對半導體技術(shù)的發(fā)展、芯片性能提出更多、更高的要求。此外，對數(shù)據(jù)存儲、處理和分析需求的增加，使得全球消耗在數(shù)據(jù)需求上的能源占比快速提升。同時，對數(shù)據(jù)存儲、處理和分析需求的增加，使得全球消耗在數(shù)據(jù)需求上的能源占比快速提升。硅基半導體芯片需提升芯片性能并降低能耗才有望支撐新一輪科技革命，但在受限于物理瓶頸，芯片難以繼續(xù)微縮的狀況下，每個芯片的算力無法提升、單位能耗無法繼續(xù)降低。而在科技革命對算力需求指數(shù)增長的情況下，將需要更多的硅基芯片來執(zhí)行運算，也意味著數(shù)據(jù)處理所需的總能耗將呈指數(shù)增長，這是任何國家，甚至整個地球都無法承擔的負荷。

從能耗角度來看，硅基半導體也難以負擔第四次科技革命的期望。碳基半導體的材料特性為超低功耗的納米電子學開展，和未來超低功耗集成電路大規(guī)模應用創(chuàng)造了可能，新的科技革命有望依托碳基半導體帶來人類社會的又一次飛躍。

（三）碳基半導體為我國布局半導體產(chǎn)業(yè)提供新的選擇

隨著摩爾定律對硅基半導體逐漸無能為力，通過快速技術(shù)升級提升半導體供應路線走不通，全球?qū)Π雽w需求卻隨著5G技術(shù)采用、數(shù)據(jù)中心的擴張而快速增長，半導體行業(yè)供求關系出現(xiàn)倒掛。未來半導體產(chǎn)業(yè)地位愈發(fā)關鍵，而對半導體的投資、研發(fā)也將迎來黃金時刻。另一方面，技術(shù)發(fā)展帶動半導體芯片，如CPU、GPU、NPU等快速更迭，硅基半導體在提升半導體新芯片性能上越來越后繼無力，碳基半導體為芯片未來發(fā)展提供新的選擇。

傳統(tǒng)的硅基半導體技術(shù)正臨近發(fā)展極限，信息產(chǎn)業(yè)即將面對重要歷史轉(zhuǎn)折點，這也是中國信息產(chǎn)業(yè)界實現(xiàn)趕超的重大與難得的歷史機遇。伴隨著可移動智能設備、云存儲和大數(shù)據(jù)處理的廣泛應用，迅速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)對未來的半導體芯片和信息處理技術(shù)提出了前所未有的要求。為了延續(xù)摩爾定律和應對后摩爾定律時代，持續(xù)提升芯片性能，需要發(fā)展速度更快、能耗更低的新型半導體芯片；為了拓展正在快速崛起的可移動智能設備市場，同樣需要研制具備柔性、透明和生物可兼容等特性的新型芯片。最終放棄對一直作為信息產(chǎn)業(yè)基石的傳統(tǒng)硅材料的依賴，轉(zhuǎn)而尋求具有更高性能和更低能耗的非硅基替代材料已經(jīng)成為人類必然的選擇，這將從根本上改變未來的半導體芯片和整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

當前，我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展期，在銷售規(guī)模、技術(shù)升級、產(chǎn)能擴展和規(guī)劃新生產(chǎn)線建設方面都取得顯著進展。但是，我國大陸集成電路制造業(yè)規(guī)模占全球不到10%，制造技術(shù)水平與國際先進工藝技術(shù)還有近兩代差距，這與我國作為集成電路消費大國的地位嚴重不匹配。對此，進一步加速我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升我國集成電路制造技術(shù)水平仍然十分緊迫。

現(xiàn)今的芯片產(chǎn)業(yè)格局是，美國把控芯片設計和制造專利技術(shù)攫取最多利潤，日歐通過材料和制造設備供給控制上游，臺灣地區(qū)和韓國占據(jù)芯片制造的最終出口，我國極力從三者的縫隙和低端產(chǎn)品切入尋求突破。碳基半導體提供的底層技術(shù)路徑選擇意味著重組產(chǎn)業(yè)格局的難得機會，若能實現(xiàn)規(guī)模化應用，我國就能在碳基發(fā)展早期入局，從上游碳基材料制備、中游碳基芯片設計到下游碳基芯片制造多層次出手完善芯片產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，打破既有的全球芯片產(chǎn)業(yè)格局。

（四）碳基半導體是我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機遇

半導體材料研究，尤其是采用硅以外的材料制備集成電路，包括鍺、碳、砷化鉀、石墨烯，一直是國外半導體前沿技術(shù)的關注重點。作為最有希望替代硅基的半導體材料，碳基半導體在材料、器件和電路領域取得相當?shù)倪M展，已證明其巨大的潛在應用價值。

目前芯片絕大部分采用硅基材料的集成電路技術(shù)，高端芯片技術(shù)被國外廠家長期壟斷，中國每年進口芯片的花費高達3000億美元。加速以芯片為代表的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展早已成為國家戰(zhàn)略，但在逆全球化和美國對我高科技產(chǎn)業(yè)封鎖的大背景下，我國現(xiàn)有的硅基半導體發(fā)展舉步維艱，多數(shù)集中在低利潤、低附加值的環(huán)節(jié)。硅基半導體制造需要設計、制造和封測三大環(huán)節(jié)，我國在技術(shù)含量最低的封測環(huán)節(jié)具備一定的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)實力，但在設計和制造上差距很大。設計芯片所使用的EDA軟件，我國基本完全依賴國外的新思科技、楷登電子和明導國際三家企業(yè)；芯片制造環(huán)節(jié)則依靠臺積電、三星、格芯和聯(lián)電，國內(nèi)最先進中芯國際在制造工藝上與臺積電相差兩代，而且中芯國際使用的光刻機設備受制于美國控制的ASML公司。

臺灣積體電路制造股份有限公司

我國硅基半導體距國際領先水平差距很大，而且美國企圖利用其硅基半導體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，對我國高科技發(fā)展道路實施封堵，依循舊有的硅基半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路追趕注定充滿坎坷。彭練矛院士認為，在碳基半導體產(chǎn)業(yè)化推進上，若具備實驗條件和有經(jīng)驗的團隊，樂觀估計大致需要3-5年時間，即可完成碳納米管晶圓制備能力完善、標準工藝研發(fā)、碳納米管CMOS晶體管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和穩(wěn)定性改進、EDA平臺和設計方法建立、完整的碳基三維集成工藝研發(fā)等工作，并形成確定技術(shù)節(jié)點（如90nm或45nm）的碳基三維芯片設計和制造能力，進而完成碳基中試生產(chǎn)線，奠定碳基集成電路產(chǎn)業(yè)化基礎。若保守估計，從碳基芯片的自動化設計工具、制造設備、封裝測試和人才的招募與培養(yǎng)等方向全面布局，則有望在10年內(nèi)將碳基技術(shù)初步推向?qū)嵱谩?/p>

我國在碳基半導體研發(fā)上與西方國家站在同一起跑線，擁有碳基半導體最基礎的專利和技術(shù)，有望徹底打破美國對我半導體芯片封鎖，成就國產(chǎn)芯片獨立自主的愿景，提升我國在半導體領域的話語權(quán)，增強國家核心競爭力，實現(xiàn)半導體與電子信息產(chǎn)業(yè)的革新與超越。
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