生产碳基芯片需要光刻机吗？
硅基芯片和碳基芯片的生产方法
世界上制造芯片的维纳结构有两种主要策略:
1.自顶向下:自顶向下方法
硅基芯片的制造自上而下采用微纳加工技术，使用的设备是阿斯麦的光刻机。光刻机就像一把切肉刀，用光把芯片设计图上的器件刻到硅片上。
2.自下而上:自下而上的方法
碳基芯片的制造使用这种自下而上的微纳加工技术，就像盖房子一样。盖房子，我们先用砖，再用砖从下往上盖房子。用于在碳基芯片中建造房子的砖块是碳纳米管。
总结:两种芯片最大的区别在于，硅基芯片是通过光刻和刻蚀在硅片上雕刻出复杂的芯片结构，而碳基芯片是利用大量碳纳米管自下而上构建出宏观的芯片器件结构，就像用乐高积木组装一样。归结为两个字:硅基芯片刻，碳基芯片造！
碳基芯片的发展现状
目前，中国和美国是世界上领先的两个科技大国，中美在碳基芯片的研究上已经有十几年的时间在你追我赶。都说中美之间的竞争，其实是两所世界顶尖大学的竞争:北京大学和麻省理工学院。
彭练矛院士领导的北京大学实验室于2007年启动了碳基集成电路项目。他们从碳管制造、组装技术、器件结构等方面，创造性地发展了一套高性能碳管cmos器件的非掺杂制造方法，通过调节接触金属的功函数，实现对器件极性的控制。简单来说，就是改变碳纳米管的接触电极材料，用金属做高功函数的源漏电极，用铝做低功函数的源漏电极。
2017，北京大学彭院士领导的实验团队在碳管制造技术、碳管器件物理、性能极限探索等方面取得突破性进展。，并制造了5nm栅极碳纳米管CMOS器件，其工作速度是英特尔最新商用硅晶体管的两倍，但能耗仅为1/4。这说明10nm以下的碳纳米管cmos器件比硅基cmos器件具有明显的性能优势。这一研究成果发表在《科学》杂志上，北大实验团队的突破性研究证明了碳基芯片的可行性和优越性。但是，成功的研究和大规模的商业化生产还有很长的路要走，华为芯片产能的问题一时半会解决不了。
再说麻省理工学院，舒拉克尔教授领导的团队，正在Hello进行碳基芯片的研究。2019年，世界顶级杂志《科学》发表了舒拉克尔团队的论文，介绍了一种碳基微处理器，有14000个碳晶体管。这个只有16位的微处理器是基于RISC-V开源组织的。
他们采用了一种叫做MIXED的技术，类似于北大实验团队的方法。都是通过控制沉积金属等电极材料来实现晶体管的功能。Shulaker团队更关心与现有硅基芯片技术的兼容性。他们使用当前标准的EDA芯片设计软件，该软件通过使用与硅基芯片兼容的材料和工艺来制备。这样就得到一个由14000个碳基晶体管组成的集成电路。这种方法可以更快的实现工业应用，基本上是30年前硅基芯片的技术水平。真正实现商业化量产还需要很长的路要走。
在这个未来的技术战场上，中国略微领先于竞争对手。
与麻省团队的实用功利思维不同，北大实验团队的目标是全面超越硅基芯片的创新思维。2020年5月，北京大学实验团队在《科学》杂志上再次取得突破。他们解决了一个重要问题，如何实现高纯度碳纳米管的有序排列和构建。他们创新性地制备了纯度优于99.9999%的碳纳米管溶液，并利用高纯度溶液通过尺寸限制进行组装，在4英寸硅片上制备出排列整齐的高密度碳纳米管结构。
他们通过这种分布制造的微处理器比马萨诸塞州实验室制造的微处理器更小，但碳基晶体管比具有类似特征长度的硅晶体管显示出更优异的性能。
最终总结:
碳基芯片的制造需要在晶片上制备大面积、高密度、高纯度的碳管阵列。目前北大的相关研究技术已经领先世界。假以时日，我相信我国碳基芯片的研究一定会在商业应用上有所突破，尽快突破国外的技术壁垒，生产出高端先进的碳基芯片。