2021年5月26日，我國晶片行業傳出好訊息，這是繼臺積電1奈米突破後，又一個引發全球半導體行業震動的訊息。因為傳統的矽基晶片即將到達物理極限，國產晶片只有實現彎道超車，才有可能突破人家的封鎖。

我國晶片行業取得了什麼進展？在半導體行業即將到達，摩爾極限的這個關頭，對於國產晶片的發展又有什麼重大的作用？為啥羅叔要說只有實現彎道超車，才能突破封鎖呢，咱們先來看看摩爾極限是什麼。

上世紀60年代，英特爾的創始人之一，戈登摩爾根據經驗，總結出了晶片發展的規律。他發現在價格不變的情況下，一個晶片上可以容納的電晶體數量，大約每隔18-24月，就要增加一倍，同時效能也會提升一倍。

在半導體產業發展的大半個世紀裡，晶片的生產一直也延續著這個規律，晶片的“細胞”電晶體，也越來越小。直至現在，市面上能實現量產的最先進的晶片，就是5奈米的。你可能不瞭解5奈米是一個什麼概念，這裡羅叔解釋一下。

5奈米是一個長度單位，比毫米微米還要小，是人的肉眼無法分辨出來的。舉一個例子，你可以扯下自己的一根頭髮，把它分割成1萬份，那其中的1份，直徑就是5奈米，這是目前市面上最常見的晶片最小單位，至於臺積電1奈米晶片的突破，則是在材料等領域實現的，距離量產還有一段時間。因為在5奈米之後，人們發現，要在晶片的3奈米和1奈米領域實現突破，越來越艱難，這些年相關企業的研究進展，也越來越緩慢。

2009年，全球的晶片行業遭遇重創，從那之後，人們發現摩爾定律開始放緩，從一開始的快速發展腳步逐漸放慢，2011年22奈米釋出，2016年10奈米釋出，一直到2019年5奈米釋出，（上面一系列資料均為量產時間）。隨著晶片上面的電晶體數量越來越多，工程師們面臨的挑戰也越來越多。

當時5奈米研究出來後，電晶體的發展一度面臨困境，如果要實現3奈米，就不可避免地要經歷，穿過柵氧化層的量子隧穿，但即使採用這種技術，晶片的三維結構也會出現漏電的情況。所以當時5奈米一度被認為，是摩爾定律的終點，三星被困在這個工藝好久都沒有突破。直到2017年，臺積電直接宣佈3奈米實現量產，一舉實現對三星和英特爾的超車，成為全球晶片代工的龍頭老大。

但任何事物的發展都是有極限的，企業要想發展就要走一步看三步，甚至是10步 20步，臺積電也正式憑藉著這個，才能在半導體行業取得第一。2021年5月17號，在電子巨頭IBM宣佈，2奈米晶片問世11天后，臺積電直接宣佈1奈米工藝實現突破，雖然目前還只是理論階段，但以羅叔的瞭解，1奈米的量產時代很快也會到來。

遺憾的是，我國內地的半導體產業，仍然落後於世界領先水平，目前已知的中芯國際還在，14奈米和58奈米領域停滯，華為要想實現麒麟晶片的量產，還是遙遙無期。

那麼問題就來了，我國什麼時候能擺脫封鎖，在半導體行業實現超車呢，看過羅叔影片的朋友可能都知道，晶片的發展是需要資本積累的，在過去的半個多世紀，矽晶片的發展一直是靠著盈利，進行研發和更新換代的，而內地的半導體產業因為一些原因，在80年代後就一直是落後的狀態。

直到21世紀初，我們才開始認識到晶片的重要性，並且一直投入人力物力進行研究，但經過長時間的發展，世界的半導體市場早已被國外大企業，牢牢掌握在手裡，核心技術更是層層把關嚴格保密，我國要想實現突破可謂是難上加難。於是這時就有人提出，矽晶片是有物理極限的，我們可以換種材料，用碳材料代替矽做電晶體，這樣就有了在未來不被卡脖子的可能。

這時你可能就要問了，為什麼是碳而不是別的材料呢，這是因為石墨烯的結構非常穩定，它的執行速度比矽電晶體要快上5-10倍，功耗也有所降低，效能更是比矽材料要好得多，所以彭練矛張志勇教授領導的團隊，20年來一直在研究碳基晶片，經過多年的研究，北大的碳基晶片技術，目前在世界上處於領先地位。

2017年，北大的彭練矛團隊研究出了，5奈米碳基管，但因為技術短板，碳奈米電晶體一直無法制造出來，雖然麻省理工後來將碳基管的純度，提升到99。99%，但是距離實用仍有不小差距。這時可能就有人好奇了，99。99%都不能達到實用，那純度要達到多少，才能實現技術上的應用呢，還是彭練矛團隊給出了答案，那就是99。9999%，去年5月22號，北大團隊在《科學》上公佈了自己的成果，已經透過獨創的工藝，製備出純度高達99。9999%的碳基電晶體，讓全球半導體行業都為之震驚，因為這意味著，晶片行業裡一場技術顛覆性的革命，就要到來了。

而如今，僅隔一年的時間，北大碳基研究團隊就又實現了突破，在高純度的基礎上實現了對同等柵長矽基CMOS技術的電晶體，和電路的超越，不得不說進展十分神速。

然而讓羅叔不理解的是，很多人為啥一直看衰碳基晶片？的確，碳基晶片目前還仍是理論研究，也只能在學校的實驗室進行生產，但也沒必要唱衰它，要知道，科技的進步永遠離不開理論和人才的支援。雖然有人說，學校的技術成果和生產之間，還差著十萬八千里，但是產業發展的人才來源於哪裡，不正是學校嗎。

也許你又要說，既然碳基晶片這麼厲害，為啥臺積電目前還在研究矽晶片呢？這是因為自半導體產業發展以來，晶片的基礎一直都是矽，整個世界都為此投入了巨大的精力，除此之外還有無數的人才和資金，除非是傻子，不然沒人會在這個時候突然換賽道的。而我國呢，既然短時間內矽晶片賽道無法實現超越，那不如將目光放在未來，只要能在矽晶片時代結束的時候，實現超車就行了。再說臺積電作為一家有野心的企業，對未來不可能沒有自己的規劃，我們目前能看到的，也只是人家願意公佈的研究，換句話說，目前市面上已知的資訊，應該也只是冰山一角，你說呢？