碳基集成電路技術被認為是最有可能取代硅基集成電路的未來信息技術之一。“3微米級碳納米管集成電路平臺工藝開發與應用研究”的驗收，標志著我國已經正式進入碳基芯片領先的時代。碳基芯片橫空出世，中國芯片開啟彎道超車。

北京大學電子系教授彭練矛帶領團隊成功使用新材料碳納米管制造出芯片的核心元器件——晶體管，其工作速度3倍于英特爾最先進的14納米商用硅材料晶體管，能耗只有其四分之一。該成果于今年初刊登于美國《科學》雜志。硅是傳統的半導體 材料。碳、硅兩種元素在地球上的含量都可謂豐富。

然而，碳元素在地球上的含量卻是要多于硅元素。碳納米管晶體管的制造步驟相當于硅材料晶體管的一半。碳基芯片所需的材料種類比硅芯片少。長期以來，整個半導體產業遵循摩爾定律，不斷縮小晶體管尺寸以提升其性能。而業界認為，摩爾定律將在2020年左右達到終點，即硅材料晶體管的尺寸將無法再縮小，芯片的性能提升已經接近其物理極限。

目前，全球集成電路芯片的器件中有約90%都源于硅基CMOS技術，而國際半導體技術線路圖（ITRS）委員會首次明確指出在2020年前后硅基CMOS技術將達到其性能極限。在此背景下，人們一直在尋找能夠替代當前硅芯片的材料，碳納米管就是主要的研究方向之一。美國斯坦福大學、IBM公司的研究人員都在致力于該領域的研究。一直以來，芯片都是中國科技領域的短板，中國每年芯片消耗量巨大，且其中超過90%依賴進口。盡管中國是世界最大的半導體消費國，目前國產芯片的自給率尚不足三成。據專業研究機構統計，2015年中國大陸芯片產業進口花費高達2307億美元，是原油進口總額的1.7倍。

這么龐大的市場，再加上中國的高科技已經被美國掐住了喉嚨，隨著硅材料的物理性能走向極限，碳基芯片的科研突破給中國芯片產業提供了換道超車的可能。彭練矛在2000年之前就開始研究碳納米管晶體管，至今已近20年，彭練矛堅信，碳納米管晶體管技術的突破對于中國半導體產業意義深遠。“碳納米管晶體管比同尺寸的硅基晶體管速度快5到10倍，功耗只有其十分之一。” “我們的碳納米管晶體管研發技術領先世界，中國巨大的市場和雄厚的資金更是為我們提供了廣闊前景。”彭練矛說彭練矛表示，今年北大團隊將基于碳基技術做出幾千門級的通用CPU，這相當于英特爾上世紀70年代第一款商用CPU，明、后年將做出1兆內存，接近上千萬個晶體管，達到英特爾上世紀90年代水平。

硅基集成電路產業今天的成就是60多年發展的結果，僅英特爾一家在2016年投入的研發基金就高達120余億美元。硅基技術從材料到制備到軟件及整個生態的發展已非常成熟，套用一句俗語，可以說碳基產業相比于硅基產業，已經可以預見前途是光明的。彭練矛的團隊已經在著手研究碳材料的醫用傳感器，用來檢測血壓、心跳和血糖等生化指標。由于碳材料與人體兼容性高，且有良好的柔韌性，這種傳感器可以完美貼合皮膚，讓人感覺不到它的存在。碳基芯片不僅能表現出更優異的性能，更令人振奮的是，它還可能做硅基芯片所做不到的事情。

由于能耗低，未來手機電池續航能力會提高。

同時，安裝了這種高效芯片后，未來手機的攝像頭性能也將增強。該團隊還在研究用碳材料打造汽車輔助駕駛系統中的紅外監控攝像頭。夜間安全行駛是輔助駕駛須攻克的難關之一。由于碳材料在近紅外感光性極好，用在夜視設備上可以達到極高清晰度，且對不發熱的物體以及濃霧中的物體也能成像，遠勝于目前常用的紅外熱像儀。威脅下，中國必將舉國上下齊心自主研發攻克核心技術，既然碳基芯片有望為中國芯片彎道超車，那么碳基芯片的核心元器件碳納米晶體管材料就是中國科技的未來。

碳納米管材料的龍頭企業---西藏城投：據陜西國能鋰業有限公司總經理彭池介紹，清華大學魏飛教授團隊成功制備出單根長度達半米以上的碳納米管，創造了新的世界紀錄，這也是目前所有一維納米材料長度的最高值。

目前清華大學魏飛團隊與上市公司西藏城投聯手已開始產業化發展。一旦實施產業化發展西藏城投應當受益更多。據科技部網站16日報道，北京市科委組織專家對清華大學魏飛團隊承擔的“高純度單壁碳納米管及其超級電容研制”課題進行了驗收;目前清華大學已與西藏城投、陜西國能、日本明電社簽定批量供應單壁碳納米管的協議。近年來，全球納米材料市場不斷擴張，預計2020年將迅速增長到100億美元。

全球范圍內只有少數幾家公司生產商業用碳納米管產品，國際市場90%的高純度碳納米管的價格高達每克上百美元，一般純度的碳納米管價格也在60美元/克。清華大學魏飛、騫偉中教授團隊自2000年起就致力于碳納米管的批量制備與應用探索，在復合材料、能源 轉化與存儲領域取得了較大成果。

清華大學化工系教授魏飛告訴記者，碳納米管是迄今為止發現的力學性能最好的材料之一，有著極高的拉伸強度和斷裂伸長率。其密度只有鋼鐵的六分之一到四分之一，單位質量上的拉伸強度，卻是鋼鐵的276倍，遠遠超過目前人類發現和制造的其他任何材料。碳納米管進入應用領域，能制造“拉不斷”的繩子、“扯不破”的纖維布、“打不透”的防彈衣。石墨烯-碳納米管的微觀導電性很好，是電化學儲能領域的“明星”，使用碳納米管作為負極材料的鋰電池，功率輸出比傳統的鋰離子電池高出10倍，循環使用壽命超過數千次，其超級電容可以讓手機、筆記本電腦、數碼相機等待機時間延長。

作為新材料尖端技術的石墨烯-碳納米管可使電動汽車的加速性能提高一倍，在國內電動汽車的推廣、電動自行車行業鋰電池替代鉛酸電池的趨勢下，經由碳納米管改良性能的鋰電池消費量也將飛躍式增長。中國80%的鋰資源以鹵水鹽湖形態分布在西藏和青海，西藏城投擁有全國第一、世界第三的西藏阿里地區，茶卡鹽湖和龍木錯鹽湖共計390萬噸優質上游鋰資源，掌握核心稀缺資源。