“换道超车”？国内首条碳基集成电路生产线投运

启明会议 

9月25-26日，“2025先进封装及热管理大会”将于江苏苏州召开。本次大会聚焦高算力热管理挑战，设置先进封装与异质异构论坛、高算力热管理创新论坛、液冷技术与市场应用论坛三大板块。

将汇集来自产业界和学术界的专家和领导者，围绕chiplet、2.5D/3D等先进封装技术、以及热界面材料、碳基（金刚石）热管理、液冷技术等先进封装、热管理技术及相关新材料等热点话题展开深入探讨，以促进上下游之间的深度对话与合作。大会旨在搭建产学研平台，推动技术融合，为半导体供应链提供创新动能。

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6月16日，北京大学重庆碳基集成电路研究院(以下简称北大重庆碳基院)宣布，国内首条碳基集成电路生产线近日在渝投运，目前已开始量产。

此次生产线的投运，标志着碳基集成电路从实验室创新向工程化应用迈出了坚实的第一步，将加快国内碳基集成电路发展进程，助力“中国芯”实现“换道超车”。

经过20多年攻关，北大碳基团队研发出一整套高性能碳纳米管晶体管的无掺杂制备方法，达到世界领先水平。基于此，2023年，北大重庆碳基院揭牌成立，致力于推动北大成果在渝转化，开展碳基集成电路工程化和产业化研究开发，孵化培育碳基集成电路全链条产业生态。

据悉，基于碳基芯片开发的全球首款碳基手持式氢气检测仪，已经用于博世、庆铃等氢能源车，可满足快速检测漏气的需求。下一步，北大重庆碳基院将加快打造碳基集成电路制造示范线，开发更先进的完整工艺平台。

事实上，团队还有更长远的技术发展规划——“十四五”时期，在上述碳基集成电路生产线上，完成从器件设计、单步工艺、工艺集成到器件优化的全流程技术能力建设，迈出碳基芯片从实验室走向工程化的第一步。在此基础上，“十五五”时期，独立打造28纳米碳基集成电路生产线，对标7纳米硅基集成电路性能，到2028年实现年产碳基晶圆10万片的目标。

北京大学电子学院教授、北大重庆碳基院院长张志勇补充道——

“我们现在90纳米的工艺已经开始跑通了，从2026年开始，我们准备启动28纳米产线的建设，28纳米一旦建好之后，它就相当于硅基7纳米的水平。从2030年开始，我们可以通过这种市场产业基金的进入，我们开始推14纳米到7纳米的，希望通过这个技术态势能够突破硅基1纳米或者是更小节点的这种芯片的性能，我们希望在2035年左右能够达到。所以它应该是一个变革性的东西，一旦做成，我们会全面突破国外的封锁，形成我们自己真正的核心的芯片的产能能力，而且会比国外的更领先。”

作为电子产品“心脏”的芯片，是集成电路的载体，由晶圆分割而成。据介绍，当前市场主流芯片为硅基芯片，是以硅为核心材料，碳基芯片则采用碳纳米管等为核心材料制作。

芯片的制作过程非常复杂而精细，犹如在指甲盖上建造一座“电子城市”，其中包含几十亿乃至上百亿根晶体管。受摩尔定律的影响，硅基芯片的晶体管尺寸不能无限小，如今已接近极限。从本世纪初，研究人员就开始探寻新材料，以求突破集成电路的发展瓶颈。“碳基集成电路技术被认为是最有可能取代硅基集成电路的未来信息技术之一。”北京大学电子学院教授、北大重庆碳基院院长张志勇说。

据介绍，碳是硅的“近亲”，碳纳米管作为碳基芯片的核心材料，是由碳原子组成的微小管状结构，拥有超薄结构、优异电学性能和化学稳定性。用它制作碳基芯片，综合性能可以比硅基集成电路提高成百上千倍，且具有成本低、功耗低等优势。同时，碳基芯片可以绕过光刻机给国内芯片制造带来的“卡脖子”问题。