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2020 年 5 月 26 日，北京碳基集成电路研究院宣布开发出全新的提纯和自组装方法，制备出高纯度高密度的半导体阵列碳纳米管材料。该方法可以在四英寸基底上，制备出密度高达 120 / 微米、半导体纯度超过 99.9999%、直径分布 1.45±0.23nm 的碳纳米管（以下简称“碳管”）平行阵列，并在此基础上，首次实现性能超越同等栅长的硅基 CMOS 技术的晶体管和电路。 成果由北京大学电子学系彭练矛院士和张志勇教授团队开发，并在《Science》杂志发表。 传统的硅半导体受硅材料本身的限制，CMOS晶体管单元存在短沟道效应，栅长10nm已经达到极限。实际上从16nm制程开始，就已经开始使用FinFET的立体结构来规避短沟道效应。而如果使用碳纳米管材料，可以将晶体管栅长压缩到5nm，这样不仅可以使用平面结构对应5nm制程，也可以大幅提升FinFET立体结构的极限能力，延缓摩尔定律的失效进度。 据了解，研发团队已经与华为公司对接交流，未来不排除与华为联合推动成果的产业化应用。 当然，新的成果重点是材料方面的突破，极限性能远超硅材料。但是涉及到先进制程工艺当年，仍然需要光刻机来制作精密的纳米级图形。因此一方面新的材料的产业链技术远未成熟，另一方面成熟的硅半导体技术还未达到极限，两方面的原因导致这项新技术离产业化应用距离尚远。但是任何一项新技术从诞生到实际应用都不是一蹴而就的，硅半导体技术也是经过数十年发展才有如此成就。因为我们必须未雨绸缪重视新技术的积累和突破。 实际上《Science》杂志在同期还发表了另外一篇碳纳米管半导体的研究成果，未来有望取代光刻技术形成纳米图形。北京大学孙伟教授和厦门大学朱志教授研究团队发表了《DNA定向纳米制备高性能碳纳米管场效应晶体管》的研究成果，以DNA模板法制备的平行CNT阵列作为模型系统，开发了一种先固定后冲洗(rinsing-after-fixing)的方法将基于CNT阵列的效应晶体管关键传输性能指标提高了10倍以上。在高性能电子和生物分子自组装的界面上，这种方法可以使可伸缩的DNA生物模板来制作纳米级的电子图形。 在美国开始把中国视为首要威胁，并变本加厉限制中国科技发展的背景下，现代硅半导体技术发源于美国，在不封闭市场的前提下，我们很难跳脱美国技术限制。因此，我们更要另辟蹊径，加大对未来半导体技术的研发和支持，力争早日突破，更换赛道！ |
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