集成芯片自給率不足三成現(xiàn)狀如何逆襲

當(dāng)前在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的帶動(dòng)下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。事實(shí)上，一直以來(lái)芯片都是中國(guó)科技領(lǐng)域的短板。盡管中國(guó)是世界最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，目前國(guó)產(chǎn)芯片的自給率尚不足三成。

整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律，不斷縮小晶體管尺寸以提升其性能。而業(yè)界認(rèn)為，摩爾定律將在2020年左右達(dá)到終點(diǎn)，即硅材料晶體管的尺寸將無(wú)法再縮小，芯片的性能提升已經(jīng)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(shù)，而隨著晶體管尺寸的縮小，其后續(xù)發(fā)展亦越來(lái)越受到來(lái)自物理規(guī)律和制造成本的限制。

在為數(shù)不多的可能替代材料中，碳基納米材料特別是碳納米管被公認(rèn)為最有可能替代硅材料。美國(guó)斯坦福大學(xué)、IBM公司的研究人員都在致力于該領(lǐng)域的研究。國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖近年來(lái)多次引用彭練矛團(tuán)隊(duì)的工作，來(lái)證明碳納米管是一個(gè)重要的出路。

目前，該團(tuán)隊(duì)已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了碳材料的醫(yī)用傳感器，用來(lái)檢測(cè)血壓、心跳和血糖等生化指標(biāo)。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(jué)不到它的存在。

此外，碳材料還可以感光，用在夜視裝備上不僅可以達(dá)到極高的清晰度，且對(duì)不發(fā)熱的物體也能成像，遠(yuǎn)勝于紅外熱像儀。這使它在汽車輔助駕駛系統(tǒng)以及打造監(jiān)控?cái)z像頭方面大有用武之地。

而且，在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造的六大市場(chǎng)中（可穿戴智能傳感器，智能家庭應(yīng)用，醫(yī)療電子，工業(yè)自動(dòng)化，汽車輔助駕駛，智慧城市），碳材料已經(jīng)確定可以切入其中四個(gè)。

目前國(guó)產(chǎn)芯片大多應(yīng)用在消費(fèi)類領(lǐng)域，而在對(duì)穩(wěn)定性和可靠性要求相對(duì)更高的通信、工業(yè)、醫(yī)療及軍事等領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)芯片與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，尤其是一些技術(shù)含量很高的關(guān)鍵器件，比如高速光通信接口、大規(guī)模FPGA、高速高精度ADC/DAC等，還完全依賴國(guó)外供應(yīng)商。

電子發(fā)燒友網(wǎng)資深分析師老邢對(duì)此發(fā)表了幾點(diǎn)看法：

1．碳基納米材料特別是碳納米管被公認(rèn)為最有可能替代硅材料。碳納米管由于其良好的電學(xué)性能、優(yōu)異的力學(xué)性能，在質(zhì)量、微力、氣體、位移等物理量的測(cè)量方面也具有廣闊的應(yīng)用前景。

2．我國(guó)的碳納米管晶體管研發(fā)技術(shù)領(lǐng)先世界，北京大學(xué)電子系教授彭練矛及其研究團(tuán)隊(duì)始終致力于開發(fā)尺寸更小、速度更快、功耗更低的碳管半導(dǎo)體器件和集成電路，成功用碳納米管研制出了芯片的最基本元器件——晶體管。

3．我國(guó)應(yīng)該提升對(duì)基本元器件研發(fā)的重視程度，加大這方面的研發(fā)力度。相對(duì)于一些時(shí)髦的新應(yīng)用技術(shù)，類似芯片這樣的基礎(chǔ)性研究應(yīng)該獲得更多的關(guān)注，因?yàn)樗鼘?duì)于一個(gè)國(guó)家的科技實(shí)力提升起著更為核心和支撐的作用，是我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)未來(lái)在全球取勝的關(guān)鍵之一。

4．芯片領(lǐng)域還在期待更大突破，需要借助領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)在碳基晶體管的研發(fā)成果將提高我國(guó)開發(fā)具有競(jìng)爭(zhēng)力的芯片解決方案，倘若能研發(fā)出商用碳基芯片（從而來(lái)取代硅基芯片），則我國(guó)將能在芯片研制技術(shù)上趕上甚至超過(guò)國(guó)外同行水平。

可以預(yù)見(jiàn)，碳芯片技術(shù)至少5年之后才看到商品的雛形，形成產(chǎn)業(yè)化的東西或許還得更長(zhǎng)，而從目前市場(chǎng)化資金來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)投資只投入5年之內(nèi)有可能變現(xiàn)的高成長(zhǎng)項(xiàng)目和企業(yè)。

因此，芯片領(lǐng)域還在期待更大突破，需要借助領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，整合內(nèi)外部資源，有效建立本地研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并快速開發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)先解決方案，建設(shè)健康發(fā)展的半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)，將更有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片業(yè)的強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)。