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文|薰兒
一 北大碳基晶片
l 目前國內的晶片現狀
目前的國內現狀如何，從華為的晶片危機中就可以看到，美國的晶片技術無處不在。所謂晶片就是一種超大規模的集成電路，封裝在一起，所以叫做晶片，是半導體行業中最重要的一部分。國內無論是光刻機還是晶片製程上落後國外先進技術10到20年左右。
即使目前國內的半導體發展態勢良好，很多人還是不看好半導體的製造，像台積電創始人張忠謀先生就說過，目前內地的晶片製造要超越不易，先專心做好晶片的設計；不過現在華為公司晶片設計上是做好了，美國人不幹了，要「對付」華為，這恐怕也是張忠謀沒有想到的。
l 碳基晶片可能嗎？好處都有啥？
國內無法在短時間內超越國外是一定的，而且要進入晶片製造行業的核心，要解決三大問題，首先是設備問題，然後是原料問題，最後才是製造問題。是一個比一個難，但是有沒有別的方法呢？
有，拋棄原有的晶片體系，什麼意思呢？這涉及到了晶片的作用和計算工具的發展。人類為了探索這個世界，有三種思維方法，其中有一種方法叫做計算思維，這是一種古老的哲學方法「萬物皆數」，將所有的問題轉變為數學問題，實現自動求解。
而近代數學做到了這一點，可以將所有的問題轉化為數學問題，這個叫做代數化，但是自動求解沒有辦法，後面有一個叫做布爾的數學家，他將邏輯中的「或與非」邏輯運算跟二進位的加法統一起來了，而且學過數學的人都知道，加減乘除都可以歸納為加法。
同時，那時候的計算工具發展到可以利用二進位來製作計算器，同時愛迪生髮現了電子熱效應，英國人也製作出來了電子管，邏輯運算跟二進位加法統一，並且找到了物質載體電子管。
後面的物質載體就變成了現在的矽基晶片，想充當物質載體，材料內部必須擁有電子通道，很明顯，碳基是可以擁有電子通道。碳基晶片的好處電子的流程比較自由，這樣對於晶片性能有幫助，同時功耗不會太大。
l 北大碳基晶片實驗室製備成功
目前北京大學的張志勇教授和彭練矛教授課題組發展全新的提純和自組裝的方法，因此研發出了碳納米材料，性能超過同等製程工藝矽基晶片。這種碳納米管制製作而成的晶片是有很有發展前景，華為目前已經跟北京大學接觸。
如果了解過晶片的發展歷史就知道，晶片的材料一直在改變，不過目前北大的碳基晶片課題組只是在實驗室製取了這種晶片，究竟這種提純和自組裝的方法能不能工業量產還是不知道的，提升的性能能不能跟成本相抵也是一個問題。
二 晶片發展的關鍵
l 摩爾定律
摩爾定律是由戈登·摩爾提出，他是美國英特爾的創始人，同時也是晶片製程工藝的提出者之一。摩爾定律是一種半導體的發展趨勢，很多人都說摩爾定律限制了晶片的發展，其實這是不對的，因為摩爾定律不是物理學定律，而是一種經濟現象。
摩爾定律揭示出：集成電路性能的提升，帶來的效益能夠超過研發代價所需要的周期，目前來說是24個月，密集程度增加1番。如果無法在規定周期內達成摩爾定律的要求，那么半導體行業就會缺乏資本，因為「沒肉吃」，資本不來；而達不到翻一番要求，研發就虧了。
但是對於國內而言就不是這麼一回事。
l 中國沒有歷史負擔
如上所說，目前北大實驗室製備成功的碳基晶片，同樣也要考慮摩爾定律背後的經濟效益，不僅如此，因為碳基晶片的原材料和矽基晶片完全不同，可能對於光刻設備也有要求，封裝檢測，能否耐高溫也是關鍵的。
所以成本是很大的，對於美國、台積電等公司而言，所帶來的性能提升可能比不上投入的研發資本。但是國內就不是這麼一回事，因為國內被美國的技術「卡脖子」嚴重，以往在半導體設備上的投入不多，是可以「換道」超車，走上碳基晶片的道路。
甚至發展碳基晶片還可以解決國內的光刻機製造難題，不用再指望荷蘭ASML的高端光刻機，因為這真的不是一個國家能夠研發出來的，是幾百年的工業積累的成果。
三 荷蘭ASML光刻機
l ASML上位歷史
這裡就不得不提到荷蘭ASML的發展歷史，荷蘭阿斯麥其實沒有多少技術，完全是趕上好時機，碰上了摩爾定律的難題，乾式光刻技術投入研發所得到的性能提升虧本了，台積電的「三把手」林本堅提出要用水要當做光傳導的路徑，這樣光刻的影像會更清晰。
荷蘭的阿斯麥就是上了台積電的「車」，拉來了歐洲的幾個工業強國和美國，三星、台積電、英特爾注資，後面就有現在的荷蘭ASML研發光刻機，所以是技術絕對製造設備。
l 技術決定設備
既然是技術決定設備，那麼一旦國內在碳基晶片上取得突破，就不需要指望荷蘭阿斯麥的高端光刻機。而且現在的晶片製程很快將會達到極限，電腦晶片還好，手機晶片問題多多，不像電腦，它要考慮功耗與性能之間的取捨。
同時目前的晶片柵極寬度極限差不多是1納米，甚至達到1納米就會出事，會漏電，每一個電晶體都是有開關的。
四 誰能笑到最後
原本荷蘭阿斯麥和北大的碳基晶片是沒有可比性，一個是半導體製造設備，另一個則是晶片原材料，但是從對技術的影響來看，荷蘭阿斯麥是完敗的。一旦北大的碳基晶片能夠實現工業化量產，那麼中國的光刻機問題都是小問題。
不過按照目前世界主流的發展來看，可能在未來5年，碳基晶片才能夠初步應用，要對接以往的體系，甚至最後可能會互補，在同一塊晶片上，根據不同的需要採用不同材質的電晶體。如果真的能做到這一步，整個晶片界會「變天」。
荷蘭阿斯麥光刻機對比北大碳基晶片，究竟誰能笑到最後呢？歡迎下方留言！
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