MIT vs 北大：谁将引领碳纳米管芯片革命？

MIT vs 北大：谁将引领碳纳米管芯片革命？

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techxplore

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来源

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https://techxplore.com/news/2025-01-robotic-insects-aid-mechanical-pollination.html

2.

https://fcc-na.com/future-trends-in-carbon-nanotube-research/

3.

https://www.research.pku.edu.cn/bdkyjz/1378245.htm

4.

https://spectrum.ieee.org/carbon-nanotubes

5.

https://engineering.nyu.edu/events/2024/02/22/next-generation-computing-transitioning-beyond-silicon-technologies-idea-reality

碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）作为一种具有优异电学性能的纳米材料，近年来在半导体领域的研究热度持续攀升。其独特的结构和性能使其成为替代传统硅基材料的理想选择。近期，麻省理工学院（MIT）和北京大学在碳纳米管芯片领域相继取得重要突破，引发了业界对这一前沿技术的高度关注。

碳纳米管晶体管相比传统硅基晶体管展现出显著优势。研究表明，碳纳米管晶体管在亚10nm尺度下表现出超越硅基器件的性能，其电流密度超过硅和砷化镓，且功耗更低。这些特性使其成为后摩尔时代高性能计算的重要发展方向之一。

然而，碳纳米管芯片的大规模应用仍面临诸多挑战。材料纯度控制、掺杂技术难题以及大规模制造工艺的缺乏，是当前制约其发展的主要瓶颈。尽管如此，全球各大研究机构和高校仍在积极投身于这一领域的研究，试图攻克这些技术难题。

北京大学在碳纳米管研究领域持续领跑。2017年，北京大学信息科学技术学院彭练矛-张志勇课题组就已研发出5纳米碳纳米管CMOS器件，并将晶体管性能推至理论极限。这一成果为碳基芯片的大规模生产奠定了基础。

近期，北京大学化学与分子工程学院张锦院士团队在碳纳米管纤维研究方面再次取得重大突破。通过引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）增强碳纳米管管间作用、机械训练提高取向性和机械处理提高纤维致密性，成功制备出动态强度高达14GPa的碳纳米管纤维。这一成果不仅展示了碳纳米管纤维在冲击防护领域的巨大应用潜力，也为碳纳米管在电子器件中的应用开辟了新的可能性。

麻省理工学院在碳纳米管研究领域同样保持着强劲的竞争力。虽然未能找到MIT在Nature发表16位碳纳米管微处理器的具体信息，但MIT在碳纳米管电子学领域一直走在世界前列。其研究团队在碳纳米管晶体管的制备工艺、性能优化以及集成电路上都取得了重要进展。

从整体研究实力来看，MIT和北大各有优势：

• MIT：在碳纳米管晶体管的集成工艺和系统级应用方面具有深厚积累，特别是在高性能计算和逻辑电路设计方面。
• 北大：在碳纳米管材料制备、器件性能优化以及基础科学研究方面处于领先地位，特别是在超高纯度碳纳米管阵列的制备和无掺杂制备方法方面。

随着全球对高性能、低功耗计算需求的不断增长，碳纳米管芯片有望在未来的半导体产业中占据重要地位。MIT和北大作为该领域的领军者，其研究进展将对整个行业的发展产生深远影响。

然而，碳纳米管芯片的商业化之路仍需克服诸多挑战。材料纯度、掺杂技术、大规模制造工艺等问题仍需持续攻关。同时，如何将现有的硅基制造工艺与碳纳米管技术有效结合，也是未来研究的重要方向。

总体而言，碳纳米管芯片技术正处于从实验室走向产业化的关键阶段。MIT和北大等顶尖研究机构的持续投入，将为这一技术的最终商用奠定坚实基础。未来，我们有望看到更多基于碳纳米管的高性能计算设备和低功耗电子产品问世，为人类社会带来新的科技革命。