大到航空航天裝備，小到羽毛球拍等體育用品，碳基新材料正在各個(gè)“物件”中大顯身手;制備出高密度高純半導(dǎo)體陣列碳納米管材料，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)性能超越同等柵長(zhǎng)硅基CMOS技術(shù)的晶體管和電路，展現(xiàn)出碳管電子學(xué)的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)階段，碳基新材料猶如一顆冉冉升起的新星。

8月24日，工信部網(wǎng)站正式發(fā)布答復(fù)政協(xié)十三屆全國(guó)委員會(huì)第四次會(huì)議第1095號(hào)提案的函件。函件顯示，下一步，工信部將以重大關(guān)鍵技術(shù)突破和創(chuàng)新應(yīng)用需求為主攻方向，進(jìn)一步強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)，將碳基材料納入“十四五”原材料工業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，并將碳化硅復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料等納入“十四五”產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，以全面突破關(guān)鍵核心技術(shù)，攻克“卡脖子”品種，提高碳基新材料等產(chǎn)品質(zhì)量，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。

碳基芯片將被定義為下一代主流

芯片先進(jìn)制程工藝正逐漸接近物理極限，想要進(jìn)一步提升芯片性能，從材料突圍是重要途徑之一。IMEC(歐洲微電子研究中心)近日在公開會(huì)議上提出了四種延續(xù)摩爾定律、打破2納米硅基芯片物理極限的方法。經(jīng)過討論，專家組最終達(dá)成一致意見，碳基芯片將被定義為下一個(gè)芯片時(shí)代的主流。

碳基材料在碳基納米材料基礎(chǔ)上發(fā)展，以碳納米管(CNT)、石墨烯為代表。ITRS研究報(bào)告曾明確指出，未來半導(dǎo)體行業(yè)的研究重點(diǎn)應(yīng)聚焦于碳基電子學(xué)。制備出高密度高純半導(dǎo)體陣列碳納米管材料，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)性能超越同等柵長(zhǎng)硅基CMOS技術(shù)的晶體管和電路，展現(xiàn)出碳管電子學(xué)的優(yōu)勢(shì)，碳基半導(dǎo)體被認(rèn)為是后摩爾時(shí)代的顛覆性技術(shù)之一，碳基材料領(lǐng)域正蘊(yùn)藏著全新機(jī)遇。

目前，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)在碳基材料(碳基半導(dǎo)體)領(lǐng)域取得了較為顯著的研究進(jìn)展，解決了長(zhǎng)期困擾碳基半導(dǎo)體材料制備的材料純度、密度和面積問題。但是，我國(guó)高端碳基材料尚未跨越從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的“死亡谷”，目前還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。

對(duì)新興產(chǎn)業(yè)的研發(fā)是一個(gè)“道阻且長(zhǎng)”的漫長(zhǎng)周期，至少要確保十年以上的資金投入，綜合算下來，對(duì)碳基材料研究所需要的資金數(shù)額可達(dá)幾十億元。由于投資回報(bào)前景不明朗，直到現(xiàn)在還沒有太多國(guó)內(nèi)企業(yè)關(guān)注到該領(lǐng)域的研究?jī)r(jià)值。

國(guó)內(nèi)碳基半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化突破可期

產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政策先行?？上驳氖?，在碳基材料引發(fā)各方關(guān)注之際，有關(guān)部門率先對(duì)碳基材料領(lǐng)域給予了政策支持。業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為，碳基半導(dǎo)體有望助力國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。相信在相關(guān)政策的有力支持之下，國(guó)內(nèi)碳基半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)化之路可以形成突破。

值得一提的是，即將出臺(tái)的政策覆蓋的領(lǐng)域非常廣闊，并不僅僅局限于半導(dǎo)體領(lǐng)域。比如，“碳化硅復(fù)合材料”這一關(guān)鍵詞就與碳化硅寬禁帶半導(dǎo)體材料有所差異。芯謀研究研究總監(jiān)宋長(zhǎng)庚向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，碳化硅復(fù)合材料，是指多晶碳化硅作為材料的骨架或者增強(qiáng)相，或許并不是用來做集成電路的單晶碳化硅。“復(fù)合材料主要具備強(qiáng)度高、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，比如在大飛機(jī)上，為了減重，就會(huì)用很多復(fù)合材料。”宋長(zhǎng)庚對(duì)記者說。

另一關(guān)鍵詞“碳基復(fù)合材料”也非常值得關(guān)注。公開信息顯示，碳基復(fù)合材料是以碳纖維(織物)或碳化硅等陶瓷纖維(織物)為增強(qiáng)體，以碳為基體的復(fù)合材料的總稱，主要在航空航天工業(yè)、能源技術(shù)、信息技術(shù)等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。(記者 張依依)

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