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芯片的制作过程非常复杂而精细,犹如在指甲盖上建造一座“电子城市”,其中包含几十亿乃至上百亿根晶体管。受摩尔定律的影响,硅基芯片的晶体管尺寸不能无限小,如今已接近极限。从本世纪初,研究人员就开始探寻新材料,以求突破集成电路的发展瓶颈。
“碳基集成电路技术被认为是最有可能取代硅基集成电路的未来信息技术之一。”北京大学电子学院教授、北大重庆碳基院院长张志勇说。
据介绍,碳是硅的“近亲”,碳纳米管作为碳基芯片的核心材料,是由碳原子组成的微小管状结构,拥有超薄结构、优异电学性能和化学稳定性。用它制作碳基芯片,综合性能可以比硅基集成电路提高成百上千倍,且具有成本低、功耗低等优势。同时,碳基芯片可以绕过光刻机给我国芯片制造带来的“卡脖子”问题。
经过20多年攻关,北大碳基团队研发出一整套高性能碳纳米管晶体管的无掺杂制备方法,达到世界领先水平。基于此,2023年,北大重庆碳基院揭牌成立,致力于推动北大成果在渝转化,开展碳基集成电路工程化和产业化研究开发,孵化培育碳基集成电路全链条产业生态。