自华为被限制取得高端芯片以来，制作高端芯片所必需的EUV光刻机，已经成了我国绕不过的门槛。虽然我国的科技人员在不分昼夜地追赶世界最先进的技术，但毕竟我们在这方面底子薄，离追上世界最先进还有较长的路要走。也就是说，高端的EUV光刻机，我国一时半会还造不出，被国外“卡脖子”的状况还会存在一段时间。

芯片是什么，我们先必须了解半导体的一些知识。半导体是导电性介于导体和绝缘体中间的一类物质。在不同的条件下，其身份能在导体和绝缘体之间切换。由半导体材料制造出了晶体管，由晶体管组成集成电路。集成电路里面的各类微处理器，存储器，逻辑功能器件，模拟功能器件等就是芯片。不同的芯片，其集成的元器件，电路，功能，大小等不同。光刻机的作用，就是在芯片材料上刻出我们所需要的各类晶体管及其组成的集成电路。光刻机的精度越高，单位面积上能集成得越多，性能表现也就越好。

我们现在所使用的半导体芯片材料基本是硅基材料。简单的说，大家常见的沙子就是硅基材料，只要把它提纯到所需要的纯度，就能用于制作芯片了。历史上，半导体芯片所使用的材料，一开始并不是现在的硅基材料，先是用锗（Ge）材料。由于硅材料原料易得，成本低廉，提纯技术相对容易实现，慢慢地，硅基材料就成了主流。

所以，芯片材料采用哪种是看实际的需要，用硅基并不是天经地义的。既然之前可以从锗换成硅，现在当然也可以换成其他材料。科学家发现，最有可能取代硅基材料的就是碳纳米管和石墨烯这两种。

碳纳米管和石墨烯都是由碳原子构成，只是两者结构形式不同，造成在不同方面的性能和所使用的范围各有侧重。碳纳米管是中空管的形状，而石墨烯呈现纤维状。不过两者都是碳材料，因此都可称为碳基半导体材料。在半导体的工作原理上，碳纳米管跟硅相比，理论计算上，使用碳纳米管的晶体管功耗会更小，效率更高。所以被公认为下一代集成电路的理想材料。

半导体产业是目前世界上最高端的科技产业。各种资本，科技力量都集中在里面；各种技术路线都有人在实验。最后能开花结果形成产业化的也许只有一两条。碳基半导体属于新产业，国际上从事碳基半导体研究的人才寂寥无几。

我国在碳基半导体行业有二十几年的研发基础，技术上处于世界领先地位。在碳纳米非半导体材料的应用上率先实现产业化，在世界上第一个突破了原来的昂贵的制备方法，把比黄金还贵的产品变到能普及的水平的，惠及全世界。

而在碳基半导体芯片的研究上，不久前，北大张志勇-彭练矛课题组刚刚突破了半导体碳纳米管关键的材料瓶颈，解决了纯度、面积和密度顺排等长期无法攻克的问题。使其制备出的器件和电路在真实电子学表现上首次超过了同精度的硅基芯片产品。相关成果发表在世界顶级学术期刊《科学》（Science）上。这次在碳基半导体材料上取得的进展，至少可以在国际上保持领先两年的优势。

在碳基半导体制备材料上，虽然现在离碳基芯片的高精度和大规模工业化生产还有一定距离，不过迄今为止，研发团队还没有看到前进路上有不可克服的障碍。而且碳基集成电路生产兼容传统的硅基集成电路生产设备。鉴于碳纳米管的特性，在工艺流程上会更加简洁。需要的光刻机技术含量较低，我国现有的国产DUV光刻机就能满足要求，根本用不到高端的EUV光刻机，不存在被“卡脖子”的问题。

绕开了高端芯片的生产需要高精度EUV光刻机这个障碍，选择碳基芯片这条路，是很有可能帮助我国的半导体产业实现换道超车的。

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