从羽毛球拍到航空航天装备 碳基新材料在各个“物件”中大显身手

大到航空航天装备，小到羽毛球拍等体育用品，碳基新材料正在各个“物件”中大显身手;制备出高密度高纯半导体阵列碳纳米管材料，并在此基础上实现性能超越同等栅长硅基CMOS技术的晶体管和电路，展现出碳管电子学的优势。现阶段，碳基新材料犹如一颗冉冉升起的新星。

8月24日，工信部网站正式发布答复政协十三届全国委员会第四次会议第1095号提案的函件。函件显示，下一步，工信部将以重大关键技术突破和创新应用需求为主攻方向，进一步强化产业政策引导，将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划，并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划，以全面突破关键核心技术，攻克“卡脖子”品种，提高碳基新材料等产品质量，推进产业基础高级化、产业链现代化。

碳基芯片将被定义为下一代主流

芯片先进制程工艺正逐渐接近物理极限，想要进一步提升芯片性能，从材料突围是重要途径之一。IMEC(欧洲微电子研究中心)近日在公开会议上提出了四种延续摩尔定律、打破2纳米硅基芯片物理极限的方法。经过讨论，专家组最终达成一致意见，碳基芯片将被定义为下一个芯片时代的主流。

碳基材料在碳基纳米材料基础上发展，以碳纳米管(CNT)、石墨烯为代表。ITRS研究报告曾明确指出，未来半导体行业的研究重点应聚焦于碳基电子学。制备出高密度高纯半导体阵列碳纳米管材料，并在此基础上实现性能超越同等栅长硅基CMOS技术的晶体管和电路，展现出碳管电子学的优势，碳基半导体被认为是后摩尔时代的颠覆性技术之一，碳基材料领域正蕴藏着全新机遇。

目前，国内研究机构在碳基材料(碳基半导体)领域取得了较为显著的研究进展，解决了长期困扰碳基半导体材料制备的材料纯度、密度和面积问题。但是，我国高端碳基材料尚未跨越从实验室到市场的“死亡谷”，目前还没有实现大规模商业化发展。

对新兴产业的研发是一个“道阻且长”的漫长周期，至少要确保十年以上的资金投入，综合算下来，对碳基材料研究所需要的资金数额可达几十亿元。由于投资回报前景不明朗，直到现在还没有太多国内企业关注到该领域的研究价值。

国内碳基半导体产业化突破可期

产业发展，政策先行。可喜的是，在碳基材料引发各方关注之际，有关部门率先对碳基材料领域给予了政策支持。业内有观点认为，碳基半导体有望助力国内半导体产业快速发展。相信在相关政策的有力支持之下，国内碳基半导体的产业化之路可以形成突破。

值得一提的是，即将出台的政策覆盖的领域非常广阔，并不仅仅局限于半导体领域。比如，“碳化硅复合材料”这一关键词就与碳化硅宽禁带半导体材料有所差异。芯谋研究研究总监宋长庚向《中国电子报》记者表示，碳化硅复合材料，是指多晶碳化硅作为材料的骨架或者增强相，或许并不是用来做集成电路的单晶碳化硅。“复合材料主要具备强度高、重量轻的优点，比如在大飞机上，为了减重，就会用很多复合材料。”宋长庚对记者说。

另一关键词“碳基复合材料”也非常值得关注。公开信息显示，碳基复合材料是以碳纤维(织物)或碳化硅等陶瓷纤维(织物)为增强体，以碳为基体的复合材料的总称，主要在航空航天工业、能源技术、信息技术等领域有很好的应用前景。(记者 张依依)