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碳基芯片需要光刻机吗？碳和硅。没有听说碳要光刻机吧。百度一下去嘛！应该有结果！开心快乐！

碳基芯片可以不用光刻机。但是，也不要指望马上可以替代硅基芯片。因为碳基芯片的制造难度还是相当高，目前还没有量产技术。

1、碳基芯片制造的基础-碳纳米管

碳纳米管是碳基芯片的最基础单元，要想生产碳基芯片就必须要先有办法制造碳纳米管。目前碳纳米管的制造办法主要有四种方法，分别是电弧法、化学气相沉积法、催化热分解法、水热法。这些方法和硅基芯片的制造方法有着本质的区别。所以，它可以不用光刻机。

2、碳基芯片的制造非常困难

早年，美国麻省理工学院教授Max Shulaker领导的研究小组就已经开发出一种16位微处理器，这种微处理器由14000多个碳纳米晶体管组成，Shulaker称这是迄今为止展示过的最复杂的微处理器。为什么连开发出来的教书都这么说呢？原来碳基芯片的制造，涉及到两个棘手的问题。

①、纯度问题：当碳纳米管被制造出来的时候，它们都需要用到催化剂，然而金属催化剂又非常容易被氧化。所以，制造碳纳米管时，产出碳纳米管很容易夹杂者无定型碳、碳包铁等产物。这样会严重影响碳纳米管的宏观性能，从而导致碳纳米管的质量下降。

②、碳纳米管的聚集趋势：为了制造碳基芯片，我们需要在晶片上沉积一层均匀的单分子碳纳米管。但事实证明这很难做到，因为纳米管有一种很讨厌的聚集趋势。只要它们中的一束落在晶体管上就能使晶体管停止工作。

③、成本问题：制造碳纳米管看起来不像硅基芯片一样需要光刻机。但是制造出来的成本却比硅基芯片更贵很多。硅基芯片在28纳米以上的芯片，成本只需要几元钱就可以。但碳基芯片目前还无法量产芯片。中国北大研究团队曾表示，要在2-3年内完成90纳米碳基CMOS工艺的开发。这还只是开发，真正能用可能还需5-10年时间。但就现在制造碳纳米管的成本都非常昂贵了，大家看看碳纳米材料制造的设备就知道了。

3、我国的研究成果

我国在硅基芯片上的技术相对于世界水平来讲，是落后比较多的。从芯片的设计、制造、封测，材料、制造设备都落后很多。而碳基芯片从芯片设计、碳纳米管制造，以及材料、设备上都会进行革新。所以，中国相对弱后就没有那么多。而且北大的张志勇教授与彭练矛教授一直致力于这方面的研究，已经能在1微米空间里放下100至200根碳纳米管。碳纳米管的直径为1.45±0.23nm 。当然要实现量产还是相差比较远。

总结

碳基芯片确实可以不需要光刻机，但是碳基芯片研发这一块，碳纳米管生产都还非常困难。而量产的技术就根本还没有。不过，我国在这一块并不落后国外太多。或许将来是个弯道超车的好机会。

我是数智风，用经验回答问题，欢迎关注评论。

现在的硅基芯片需要光刻机的原因在于芯片其实就是个超密集的集成电路，一个芯片就可以容纳数亿的晶体管。可以说没有光刻机就没有芯片，没有芯片就没有今天的发达的信息时代。

光刻机究竟有多重要？

一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。主要过程是先在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上。

作为芯片制作流程中最关键的步骤，光刻的重要性可以说是决定芯片最终性能的。目前为什么最追求7nm、5nm，甚至3nm的芯片，就在于芯片越小，产热越少、散热越好，芯片整体性能也就越高。而这一切的关键就是光刻技艺要足够精细、精准。

一句话，光刻机对于芯片来说就是最重要的加工工具。没有光刻机，就没有芯片。

碳基芯片有什么不同之处？

碳基芯片既然也是芯片，只不过换了一种材质而已，因此制作时当然也就需要光刻机了。否则一块晶圆上如何容纳上亿的电路呢？

但是由于石墨烯对光刻要求比较低，因此就不需要高端光刻机，但是并不意味着不需要光刻机！

目前硅基芯片在制程工艺上，已经无限接近摩尔定律，因此碳基芯片一定是未来芯片领域的新风口！如果能够实现利用碳基来代替硅基，成功实现石墨烯芯片的量产，就能够摆脱“摩尔定律失效”的困境。而且在同等工艺的情况下，碳基芯片整体性能至少可以高出硅基芯片的十倍，碳基芯片的可持续性发展以及其低能耗、高性能的优势是非常明显的。

突破封锁、弯道超车，一举两得！

众所周知，目前国内最为先进的国产光刻机，仅能达到90nm的工艺，要想实现高端芯片的自主制造工艺，对于目前的我们来说仍然还是有很大难度的。于是科研人员一直在寻求可替代的芯片制造方案，因此集中攻关碳基芯片的相关技术是国内突破国外制裁和封锁的一条捷径。

可喜可贺的是就在不久前北大团队发现了一种碳纳米管提纯的新工艺，在4英寸的基片上制作出排列整齐的碳纳米管阵列，每微米范围内可以排列100-200个碳纳米管，成功解决了在高纯度碳纳米管的排列问题。经过电学测试，发现相比特征长度相似的硅基晶体管，碳基晶体管的性能更加优越。

这项成果迅速引起了华为的重视，并马上派出团队进驻北大团队，一起参与商用碳基芯片的研发。毫无疑问北大研发团队和国内优秀厂商的直接对接合作，一定可以推动碳基半导体进入商业化阶段的进程。

基于碳纳米管的集成电路技术已经不存在理论上的困难，也不再是遥不可及的梦想。如果中国掌握了碳基芯片的核心技术，并且能够率先投入使用，那么不仅可以摆脱被人卡脖子的困境，也可以给中国芯片领域的发展创造“弯道超车”的伟大机遇！

结语

碳基芯片的制作流程也离不开光刻机，但是对光刻机性能的要求会低一些。因此对国内高端光刻机领域落后的局面具有一定的缓解作用，而且近年来我国在碳基芯片领域的发现和突破居于世界领先地位。

我相信假以时日，中国芯片一定可以站上世界的舞台！

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