8月24日早晨，媒體報(bào)道，工信部在答復(fù)政協(xié)提案中表示，工信部將進(jìn)一步強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)，將碳基材料納入“十四五”原材料工業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，并將碳化硅復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料等納入“十四五”產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，以全面突破關(guān)鍵核心技術(shù)，攻克“卡脖子”品種，提高碳基新材料等產(chǎn)品質(zhì)量，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。

碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料之一，其介電擊穿強(qiáng)度大約是硅的10倍，主要用于生產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件，適用于高溫、高壓、高功率的場(chǎng)景。

碳基復(fù)合材料包括碳納米管、碳纖維、石墨烯等，具有較多優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能，未來(lái)主要應(yīng)用于國(guó)防科技、衛(wèi)星導(dǎo)航、氣象監(jiān)測(cè)、人工智能、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。

當(dāng)前，我國(guó)正處于加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型期，同時(shí)面臨著美國(guó)強(qiáng)勢(shì)的科技封鎖。在以半導(dǎo)體為代表的傳統(tǒng)高端產(chǎn)業(yè)方面，我國(guó)起步較晚，面臨阻礙較大。

而碳化硅、碳基復(fù)合材料是當(dāng)今科技界的新興領(lǐng)域，尚處于行業(yè)起步階段，國(guó)內(nèi)外發(fā)展差距較小，有望成為我國(guó)科技產(chǎn)業(yè)彎道超車的重要賽道，因此受到國(guó)家高度重視。

其實(shí)，近年來(lái)國(guó)家高度重視顛覆性技術(shù)發(fā)展，十四五規(guī)劃草案及國(guó)家多次會(huì)議、文件提及碳化硅等產(chǎn)業(yè)。

3月5日，2021年全國(guó)兩會(huì)審查了十四五規(guī)劃草案（《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要（草案）》），草案明確提出，要加強(qiáng)科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)，并重點(diǎn)提及碳化硅等細(xì)分領(lǐng)域。

今年以來(lái)，顛覆式技術(shù)在各個(gè)重要場(chǎng)合被頻繁提及，尤其是科技部面向全社會(huì)開展顛覆性技術(shù)研發(fā)方向的征集工作，表明我國(guó)不僅高度重視顛覆式技術(shù)的研發(fā)，同時(shí)也正在將顛覆式技術(shù)的研發(fā)工作落到實(shí)處。

截至目前，對(duì)于哪些技術(shù)將成為顛覆性技術(shù)，尚無(wú)確切答案，國(guó)家、學(xué)界和業(yè)界也在征集和探討顛覆性技術(shù)的研發(fā)方向。從現(xiàn)有的討論來(lái)看，顛覆性技術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、能源、新材料、航空航天、生命科學(xué)等關(guān)鍵領(lǐng)域。其中，石墨烯制造和第三代半導(dǎo)體是新材料領(lǐng)域的重要分支。

碳基材料核心分支

1、碳化硅：第三代半導(dǎo)體材料之一，國(guó)內(nèi)外廠商差距有限，國(guó)內(nèi)廠商有望借助國(guó)家政策推動(dòng)實(shí)現(xiàn)彎道超車。

在第一、第二代半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，我國(guó)起步較晚，與國(guó)外差距較大。而在碳化硅等第三代半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠商起步與國(guó)外廠商差距較小，且滲透率較低，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大，在“十四五”等國(guó)家政策的密集推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)廠商有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)彎道超車。

今年3月兩會(huì)期間，全國(guó)政協(xié)委員提出，第三代半導(dǎo)體是國(guó)家2030規(guī)劃和“十四五”國(guó)家研發(fā)計(jì)劃確定的重要發(fā)展方向，是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)彎道超車的機(jī)會(huì)，要重點(diǎn)扶持、協(xié)同攻關(guān)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，可以在國(guó)內(nèi)重點(diǎn)扶植3-5家企業(yè)，加大整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條的合作力度。

此外，北京順義、山東濟(jì)南和深圳坪山均出臺(tái)了相關(guān)政策，被劃分為重點(diǎn)發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)區(qū)域，是目前我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為顯著的三大集聚區(qū)。

2、石墨烯被譽(yù)為“新材料之王”，行業(yè)正處于爆發(fā)前夜，未來(lái)十年復(fù)合增速超過20%。

石墨烯被譽(yù)為“新材料之王”，具有優(yōu)秀的力學(xué)特性和超強(qiáng)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性等特性，下游覆蓋散熱材料、新能源電池、柔性顯示和復(fù)合材料等熱門領(lǐng)域，并在未來(lái)有望完成對(duì)傳統(tǒng)電容、鋰電池材料的全面替代，行業(yè)正處于技術(shù)突破需求爆發(fā)的前夜。

目前，國(guó)內(nèi)外石墨烯市場(chǎng)正處于起步階段，產(chǎn)品尚未成熟，但市場(chǎng)增速快。石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上游的原料為石墨，中國(guó)是石墨生產(chǎn)國(guó)；產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為石墨烯的制備，其中氧化還原法常用來(lái)制備石墨烯粉體，化學(xué)氣相沉積法常用來(lái)制備大尺寸的石墨烯薄膜。

下游需求方面，國(guó)內(nèi)新能源領(lǐng)域占據(jù)四分之三的需求，包括新能源超級(jí)電容與鋰電池導(dǎo)電劑，隨著新能源汽車加速滲透，行業(yè)將迎來(lái)高增速。2020年，全球石墨烯導(dǎo)電劑市場(chǎng)規(guī)模20億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約64%，石墨烯超級(jí)電容市場(chǎng)2021年底預(yù)計(jì)達(dá)到0.84億美元，到2030年有望達(dá)到6.1億美元，年復(fù)合增速超過20%。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是目前高端的科技產(chǎn)業(yè)。各種資本，科技力量都集中在里面；各種技術(shù)路線都有人在實(shí)驗(yàn)。能開花結(jié)果形成產(chǎn)業(yè)化的也許只有一兩條。碳基半導(dǎo)體屬于新產(chǎn)業(yè)，從事碳基半導(dǎo)體研究的人才寥寥無(wú)幾。

我國(guó)在碳基半導(dǎo)體行業(yè)有二十幾年的研發(fā)基礎(chǔ)。在碳納米非半導(dǎo)體材料的應(yīng)用上率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，突破了原來(lái)的昂貴的制備方法 ，把比黃金還貴的產(chǎn)品變到能普及的水平的。

而在碳基半導(dǎo)體芯片的研究上，不久前，北大張志勇-彭練矛課題組剛剛突破了半導(dǎo)體碳納米管關(guān)鍵的材料瓶頸，解決了純度、面積和密度順排等長(zhǎng)期無(wú)法攻克的問題。使其制備出的器件和電路在真實(shí)電子學(xué)表現(xiàn)上首次超過了同精度的硅基芯片產(chǎn)品。相關(guān)成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上。這次在碳基半導(dǎo)體材料上取得的進(jìn)展，至少可以保持兩年的優(yōu)勢(shì)。

在碳基半導(dǎo)體制備材料上，雖然現(xiàn)在離碳基芯片的高精度和大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)還有一定距離，不過迄今為止，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還沒有看到前進(jìn)路上有不可克服的障礙。而且碳基集成電路生產(chǎn)兼容傳統(tǒng)的硅基集成電路生產(chǎn)設(shè)備。鑒于碳納米管的特性，在工藝流程上會(huì)更加簡(jiǎn)潔。需要的光刻機(jī)技術(shù)含量較低，我國(guó)現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)DUV光刻機(jī)就能滿足要求，根本用不到高端的EUV光刻機(jī)，不存在被“卡脖子”的問題。

繞開了高端芯片的生產(chǎn)需要高精度EUV光刻機(jī)這個(gè)障礙，選擇碳基芯片這條路，是很有可能幫助我國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)換道超車的。

文章來(lái)源： 研訊社，古今尋