碳基半導(dǎo)體與碳化硅晶片的區(qū)別

我國近日在碳基半導(dǎo)體材料的研制方面有了非常重要突破，近日在碳化硅晶片量產(chǎn)方面也取得重大進展，相同的“碳”字，不同的材料，一個是晶片，一個是芯片。

硅基半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體以及碳化硅晶片的區(qū)別：

一、碳基芯片是熱兵器，硅基芯片是冷兵器

碳基半導(dǎo)體，就是碳納米管為材料的半導(dǎo)體，而我們現(xiàn)在所說的芯片是采用的硅晶體，用于制造芯片的話，可以簡單的理解為，一個是用碳制造的芯片，一個是用硅制造的芯片，材料本質(zhì)上完全不同;

和硅晶體管相比較，使用碳基半導(dǎo)體制造芯片，優(yōu)勢很大，在速度上，碳晶體管的理論極限運行速度是硅晶體管的5-10倍，而功耗方面，卻只是后者的十分之一。

這次，北大張志勇與彭練矛教授在高密度高純半導(dǎo)體陣列碳納米管材料的制備方式上獲得突破，意味著我們很有可能打破在硅晶體芯片上的落后局面，而直接進入到碳納米管芯片領(lǐng)域，說句牛氣的話，兩者不在一個緯度，一個是熱兵器，一個是冷兵器，差距很明顯。

二、國產(chǎn)碳基半導(dǎo)體研究躋身世界第一梯隊

更為關(guān)鍵的一點是，現(xiàn)在西方國家，尤其是美國，在一切有關(guān)硅芯片制造的技術(shù)、設(shè)備、材料、公司、人才等等方面，所取得技術(shù)優(yōu)勢，都是建立在硅晶體芯片之上的。

而一旦碳納米管材料進入實際應(yīng)用階段，所帶來的影響是超乎想象的，雖然還不至于說美國等西方國家、企業(yè)所建立起來的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，將全部歸零，但是，最起碼對于我們來說，我們已經(jīng)躋身于碳基半導(dǎo)體領(lǐng)域的第一梯隊，具有了很大的先發(fā)優(yōu)勢。

至于說，碳基半導(dǎo)體擁有如此大的優(yōu)勢，那為何西方國家沒有研制呢?這又是一個誤解，美國等西方國家，還有日韓等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體強國，不但研究了，而且時間很早，不過，基本上都是半途而廢，除了現(xiàn)在美國還在進行， 其他國家基本上都因遇到技術(shù)難題的放棄了研制，包括英特爾這樣的巨頭，也放棄了。

三、碳基半導(dǎo)體材料，是基礎(chǔ)科研中的基礎(chǔ)

彭練矛教授研究團隊則在碳基半導(dǎo)體的研制方面，已經(jīng)進行了二十多年，二十年的堅守與付出，才有了今天的成功，由此可見，碳基半導(dǎo)體材料的研制難度之大，超乎想象。

所以，當(dāng)我們的科研團隊獲得突破之后，國人是如此的激動。這個也充分反映出來，在基礎(chǔ)科學(xué)、基礎(chǔ)材料的研究方面，真的非常耗費時間，有的科研人員，可能耗費了一輩子的精力，也沒有出多少成果，而正是張志勇教授、彭練矛教授等科研人員的堅守與不懈努力，才有了今天的成就，可以說，做基礎(chǔ)科研的人，才是非常了不起的人!

四、碳化硅的主要應(yīng)用領(lǐng)域不是芯片

現(xiàn)在芯片使用高純度硅制造的，碳基半導(dǎo)體芯片是用碳制造的，而碳化硅則是屬于碳與硅的化合物，在屬性上區(qū)別很大。

雖然碳化硅也是一種半導(dǎo)體材料，不過，SiC的主要應(yīng)用方向是在功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料領(lǐng)域。

而在半導(dǎo)體應(yīng)用上，碳化硅的應(yīng)用主要在大功率、高溫、高頻和抗輻射的半導(dǎo)體器件上，以滿足高壓、高頻、高功率、高溫以及抗輻射等半導(dǎo)體器件的應(yīng)用需求。

這次，中國電科(山西)碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地實現(xiàn)了國產(chǎn)4英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底材料的工業(yè)生產(chǎn)，也突破了6英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底的研制，意味著打破了國外廠商對我國碳化硅晶體生產(chǎn)技術(shù)的長期封鎖，將對碳化硅襯底的射頻器件以及電力電子器件領(lǐng)域帶來重要的推動作用。

硅基半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體以及碳化硅晶片都屬于基礎(chǔ)材料科學(xué)，在研究需要長期的探索，尤其是在高純度制造方面，更需要花費大量的精力。該技術(shù)一旦獲得成功，就會建立起來極高的技術(shù)壁壘，而現(xiàn)在我們在碳基半導(dǎo)體、碳化硅晶片的研制方面，都已經(jīng)獲得了突破。