昨天，北京元芯碳基集成電路研究院舉辦媒體發布會，該院中國科學院院士、北京大學教授彭練矛和張志勇教授帶領的團隊，經過多年研究與實踐，解決了長期困擾碳基半導體材料制備的瓶頸，如材料的純度、密度與面積問題。他們的這項研究成果已經被收錄在今年5月22日的《科學》期刊“應用物理器件科技”欄目中。
碳基技術也是發達國家一直研發預替代硅基的新技術。由于我國碳基技術起步較早，目前的技術是基于二十年前彭練矛院士提出的無摻雜碳基CMOS技術發展而來，近年來取得了一系列突破性的進展，極大地提升了我國在世界半導體行業的話語權。
碳基半導體材料制備取得突破
據國家海關數據統計，中國每年進口芯片的花費高達3000億美元，甚至超過了進口石油的花費，位列國內進口商品第一位。“芯片國產化”已經成為國家未來長期重要的發展戰略。
目前芯片絕大部分采用硅基材料的集成電路技術，該項技術被國外廠家長期壟斷。由于摩爾定律的日漸式微，當下的硅基芯片技術即將碰觸極限。采用硅以外的材料做集成電路一直是國外半導體前沿的技術。
相比于硅基，碳基半導體具有成本更低、功耗更小、效率更高的優勢，更適合在不同領域的應用而成為更好的半導體材料選項。碳基技術也是西方發達國家一直研發預備替代硅基的新技術。斯坦福大學的研究表明，碳管技術有望將常規的二維硅基芯片技術發展成三維芯片技術，這至少能將當前芯片的綜合能力提升1000倍以上。
本次彭練矛團隊在《科學》雜志發表的成果，標志著碳管電子學領域、以及碳基半導體工業化的共同難題被攻克。這將極大地提升了我國在世界半導體行業的話語權。
“我們的碳基半導體研究是代表世界領先水平的。”彭練矛院士表示。與國外硅基技術制造出來的芯片相比，我國碳基技術制造出來的芯片在處理大數據時不僅速度更快，而且至少節約30%的功耗。碳基技術若應用到智能手機上，因其擁有更低的功耗，將使待機時間大幅延長。
“采用硅以外的材料做集成電路，包括鍺、砷化鉀、石墨烯和碳，一直是國外半導體前沿的技術。而碳基半導體則具有成本更低、功耗更小、效率更高的優勢，更適合在不同領域的應用而成為更好的半導體材料選項。我們的碳基半導體研究是代表世界領先水平的。”彭練矛院士說。
此前，美國威斯康辛大學米爾沃基分校的科學家也發現了一種全新的碳基材料——一氧化石墨烯，其由碳家族的神奇材料石墨烯合成，該半導體新材料有助于碳取代硅，應用于電子設備中。
據了解，石墨烯的導電、導熱性能極強，遠超硅和其他傳統的半導體材料，科學家認為石墨烯未來有望取代硅成為電子元件材料。我國“十三五”材料科技創新專項規劃指出重點發展領域，石墨烯碳材料技術方面，關注單層薄層石墨烯粉體、柔性電子器件大面積制備技術，石墨烯粉體高效分散與高催化活性納米碳基材料與應用技術。
概念股全解析，早盤聞風漲停
今天早盤A股三大指數全線收綠，創業板指跌近1%，萬得半導體指數下挫0.83%，但受碳基半導體突破新聞的影響，相關概念股開盤大漲。丹邦科技和銀龍股份一字漲停開盤，分別封單17萬手和15萬手；中科電氣收盤漲停，封單6.5萬手；科創板公司金博股份上漲9.32%，楚江新材股價沖高后小幅回落，收漲6.31%。
市值方面，碳基半導體概念股中除楚江新材外均是市值百億元之下的中小盤股。2019年凈利潤過億元的公司有楚江新材、華麗家族、銀龍股份和中科電氣。
丹邦科技：自主研發的多層柔性量子碳基半導體薄膜具有多層石墨烯結構，將在智能手機、柔性OLED新一代顯示、柔性半導體器件、大功率器件、動力電池等領域廣泛應用。公司是世界上唯一有能力生產大面積兩面都有帶隙碳基薄膜材料的企業。上周，因公司發布延遲披露2019年年報并更換審計機構的公告而收到交易所關注函。5月20日盤中股價刷新2015年10月以來新低。
楚江新材：公司產品涵蓋碳基、陶瓷基復合材料，全資子公司頂立科技具備第三代半導體材料碳化硅單晶從裝備、材料到制品的一整套技術儲備和產業化能力。
銀龍股份：公司旗下天津聚合碳基研究院專注于碳材料的研究及應用。
中科電氣：16年重大資產重組收購星城石墨，主營為碳素產品和碳基復合材料。
