碳纳米管晶圆 为后摩尔时代提供颠覆性解决方案

为后摩尔时代提供颠覆性解决方案 苏州烯晶半导体科技有限公司|碳纳米管晶圆产业化开拓者和使能者Suzhou Carbon Semiconductor Technology Co.,Ltd. 硅基瓶颈|制程路线的启示：硅基芯片的“物理极限”与“经济死墙” 技术路径受阻 续命摩尔定律→器件架构复杂度↑→良率成本承压 格局严重失衡 硅基制程的代际领先，使美国掌握技术标准与生态的定义权。 制程经济失速 硅基微缩成本指数级飙升3 nm晶圆厂成本>$200亿 产业格局固化 进入先进节点后，玩家从十余家→三巨头垄断（台积电/三星/英特尔） 架构革命|结构决定下限，材料决定上限 Nanosheet适用于3nm以下技术节点，面临成品率低和成本高的双重挑战。CNT（碳纳米管）以超薄体、高迁移率、低寄生等优势成为最具潜力的沟道材料。 战略破局|碳纳米管：集成电路的终极选项 平面工艺 3D立体工艺 碳基CMOS工艺 CNT-CMOS 3D异构集成 硅基CMOS 3D集成架构 碳基CMOS *引用来源：Z.Y. Zhang et al., Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 133117（90nm CNT n-FET)；HS et.al. 产线验证 性能跃升 Si 1.6 nm ~ CNT 5 nm Si 7 nm ~ CNT 28 nm 全球领先 经济效益 战略突破 已在SkyWater200 mm产线基于90-130 nm成熟工艺成功制造，证实可行性与成本优势。 实测算力提升4倍，仿真最高提升12倍；能效潜在优化100-1000倍。 定义后摩尔时代的性能标杆，其潜力已获全球顶尖大厂前瞻性验证。 以成熟制程的低成本，获得下一代先进硅芯片的性能。 为中国绕开先进制程封锁、实现顶尖芯片自主制造。 *引用来源：S. Choi et al., IEDM 2025 行业痛点|硅基依赖与CNT生态的双重困境 硅晶圆制备 CNT晶圆制备 技术成熟但重度依赖进口高纯原料、核心设备与复杂工艺链，面临高能耗、高污染与供应链安全的结构性痛点。 技术路径新颖，但尚未形成如硅基般成熟、标准化的CMOS制造工艺与规模化的产业生态，工程化是关键挑战。 原料提纯 CNT提纯 石英砂→高纯多晶硅西门子法：高能耗、高污染、技术/设备垄断 超高纯度：大于12个9 碳源气体→碳管原料控制化学提纯方法和可控性 晶体生长与晶圆加工 CNT晶圆级取向 高纯硅→单晶硅锭→切片→研磨→抛光→外延依赖进口单晶炉、精密磨抛设备、超纯耗材、外延炉 8英寸中试，12英寸前瞻研发 获取半导体性薄膜CNT排列方法：维度限域自组装（DLSA） 硅基CMOS工艺 CNTCMOS工艺开发光刻、刻蚀、CMP研磨、薄膜沉积等Fab兼容半导体工艺缺失 光刻、刻蚀、离子注入、CMP研磨、薄膜沉积等芯片加工工艺复杂，建线及研发成本高 缺乏成熟的CMOS工艺 破局关键：自主创新，构建闭环 烯晶半导体|碳纳米管晶圆产业化开拓者和使能者 烯晶半导体成立于2022年4月，位于苏州工业园区，是国内首家专注碳纳米管晶圆研发、工程化与产业化的高新技术企业。公司致力于为后摩尔时代提供颠覆性材料解决方案，推动碳基半导体技术实现规模化应用与生态构建，并已获得多家知名投资机构近亿元投资。 材料端：驱动源头创新与标准建立 专注于半导体性碳纳米管的超高纯分离技术研发与晶圆级制备工艺开发，致力于定义碳基芯片的底层材料标准。 碳纳米管晶圆全栈技术 研发人员占比 行业经验 工艺端：攻关制造集成与良率提升 开发与现有硅基产线兼容的成套集成工艺，系统性解决碳基器件制造中的界面、缺陷与可靠性问题。 苏州工业园区领军人才 应用端：推进生态协同与场景拓展 国内首家专注于碳纳米管晶圆研发、工程化和产业化的高新技术企业 与头部芯片设计及制造企业开展深度联合研发，共同将碳基技术导入射频、人工智能与逻辑芯片。 全球三大半导体巨头共同认证的碳纳米管晶圆供应商 能力支撑：顶尖系统性研发团队 核心研发团队来自国内外顶尖高校与头部半导体企业，兼具前沿科研视野与产业实践经验，能力深度覆盖从材料研发、器件工艺到量产转化的全链条，通过生态协作共同开拓场景应用，有效打破从技术到产业的转化壁垒，为全球后摩尔时代半导体产业升级提供核心支撑。 核心团队拥有15年+技术积累全球唯一具备8英寸碳纳米管晶圆量产能力企业 打造全球领先的碳基半导体制造平台提供从碳纳米管定制化材料、器件工艺开发到系统性测试验证的全栈式解决方案 碳基半导体产业格局 烯晶角色：碳基半导体产业化关键使能者 产业格局：中国vs美国 碳基半导体产业架构 攻克材料与工艺瓶颈，赋能下游应用创新 从材料基础到终端应用的产业分层 中国材料领先，但工艺瓶颈导致生态滞后 应用端|构建产业生态 应用端|发展滞后 应用端 中：受工艺制约，芯片供给不稳，生态发展滞后；美：生态体系完整，可快速导入验证。 聚焦射频、3D异构芯片、星间通信等领域；客户覆盖多家全球半导体产业链核心企业。 产品定义、系统集成与终端生态构建 工艺端|打通fab路径 工艺端|核心瓶颈 工艺端|核心瓶颈 实现Fab进线标准；打通十亿门级碳基电路可能性；栅极界面质量达业界先进水平。 中：高可靠量产工艺缺失，成为产业化主要瓶颈；美：依托硅基生态，集成与量产工艺代际领先。 将材料转化为芯片的制造与集成技术 材料端|攻克源头瓶颈 材料端|中国优势 材料端 全球首条8英寸CNT晶圆中试线；材料纯度>99.99999%，成品率>80%；量产综合成本降低约30%。 中：8英寸量产，纯度>99.99999%，工程化领先；美：规模化制备未成优势。 半导体性碳纳米管的提纯与晶圆制备 核心产品与技术 检测结果 核心产品|碳纳米管网络晶圆 检测结果 核心产品|碳纳米管阵列晶圆 尺寸：4英寸/ 8英寸 核心优势及应用场景 核心产品|碳纳米管森林晶圆 出色电学性能与抗电迁移能力 避免VLSI中因高电流密度导致的电迁移失效 碳纳米管森林是一种由大量垂直于衬底生长的碳纳米管组成的宏观三维阵列结构 可在＜400°C以下生长高密度森林，满足BEOL温度限制 高热导与热膨胀系数匹配 单管轴向热导理论值达6600 W/mK，热膨胀系数与硅相近（约2.6ppm/K），大幅降低热应力，防止器件剥离 高比表面积与尖端场增强 多孔结构提供高表面积，尖端具备强电场增强效应，支持高灵敏度传感与高效电子发射 先进硅通孔（TSV）填充 用于3D堆叠芯片，降低信号延迟、提高热稳定性，并减少对硅衬底的应力 下一代芯片互连线 16 nm以下节点中替代铜互连，构建低电阻、高寿命的垂直/水平互连 3D高密度电容器 作为电容器的电极，提供超高比表面积，从而提高容值 场发射器件与真空微电子 优异的场发射冷阴极材料，可用于微型X射线源、场发射显示器等器件，实现高亮度与快速响应 核心产品|碳纳米管器件工艺解决方案 光刻|镀膜|刻蚀关键工艺简化（vs.硅基工艺）：无需离子注入 高速低功耗兼容芯片后道工艺 3D异构芯片射频芯片、低轨通讯领域光电传感 核心产品|碳纳米管晶圆全景能力对比 烯晶已在纯度、尺寸、可控性、产业化四个维度建立代差，率先完成了从实验室材料到可制造产品的工程化验证，打通了产业化的核心路径。 材料纯度优势 纯度领先两个数量级，奠定高性能芯片制造的量产基础。 量产尺寸优势 唯一实现8英寸量产，可直 接 对 接 主 流 半 导 体 产线，无产线适配成本。 密度性能优势 排列密度高达360根/微米 ， 满 足 先 进 制 程 节 点对沟道材料的极高要求，是 释 放 碳 基 芯 片 高 性 能潜力的关键基础。 核心技术|三大核心技术 烯晶在材料与晶圆环节已建立领先优势，现正全力攻克芯片集成瓶颈，将技术优势转化为产品竞争力与生态影响力。 碳纳米管晶圆测试平台 烯晶构建了覆盖材料特性与器件性能的完整测试平台，具备从纳米尺度表征到半导体级电学测试的全方位评估能力，可为碳基芯片的研发与量产提供精准数据支撑。 材料表征 可对碳纳米管晶圆的成分、结构、形貌及厚度进行纳米级精度的全面表征 电学测试 可完成器件在多种极端环境下的性能与可靠性测试，满足工业标准 全流程支持 覆盖基础材料、晶圆到成型器件的“全流程、全周期”性能监测与数据反馈 碳纳米管工艺验证平台 平台占地面积1200㎡，其中百级净化面积200㎡，千级占地面积1000㎡，配备各类半导体加工设备50余台，现已形成三大核心工艺能力： 光刻能力 可满足微米、亚微米、0.18微米图形化需求 镀膜能力 适用于CNT器件的特殊接触金属、定制化的high-k和功函数可调的栅金属沉积等 刻蚀能力 具备金属刻蚀、氧化物刻蚀、碳纳米管刻蚀和深硅刻蚀等能力 产业化进展 从技术突破到市场蓝图：烯晶引领的产业化路径 公司在材料提纯、晶圆制备及工艺集成等环节已取得关键突破，形成了从技术研发到产业化的完整体系 2020-2024 攀登产业化阶梯| CNT晶圆产业化进程全景 技术突破 解决“有无”问题 完成材料与工艺原理验证。，实现“从0到1”突破。 烯晶碳纳米管晶圆产业化趋势 2024-2025 工艺固化 确立从良率突破、产能爬升至全面量产的清晰阶梯路径。 解决“良率”与“产线适配”问题 成品率提升至80%，达到商业化基础门槛。实现年产1000片中试产能，完成产线适配与流程固化。同步完成12英寸晶圆的工艺开发，为下一代产能做好准备。 2026-2028 规模量产 解决“成本”与“规模”问题年产能（预计）工艺开发 目标：成品率接近100%，达到成熟半导体标准。目标：年产50000片，实现经济规模与市场供给能力。目标：完成12英寸晶圆的中试验证，奠定先进芯片产业化基础。 成品率（预计） 中试验证（目标） 产业化进阶|与头部客户共筑碳基生态 标准筑基，生态共进，迈向产业协同 与全球半导体领导者构建深度协同的创新生态，以碳纳米管晶圆为载体，共同推进先进逻辑芯片的技术突破与产业化进程。 烯晶碳管晶圆已获头部客户研发验证 工程化与流片 先进工艺开发 碳基射频突破 ◦2025年H客户：完成8英寸碳纳米管晶圆批量进线流片，工程化进度行业领先。 ◦2025年C客户：首次制备Ka波段碳纳米管射频单片集成电路，实现射频领域关键技术突破。 ◦2024年T客户：实现碳纳米管nanosheet结构加工；◦2025年T客户：采用更小管径碳纳米管，功耗降低千倍；◦2025年I客户：界面处理取得系统进展； 应用前景 全球碳基半导体竞赛|四条路径与一个战略机遇 聚焦高端制造与核心元件如高纯度半导体CNT材料、图像传感器、显示技术、亚1nm晶体管。 全球技术多点开花，但规模化制造与生态闭环仍是核心瓶颈。中国凭借完整的产业链、庞大的市场与烯晶等企业的量产突破，正迎来将技术潜力转化为产业主导权的战略窗口。 巨头垂直整合大型企业主导，覆盖从材料到终端的全链条。 前沿研发与特定产品商业化导入并行CNT红外成像仪（2026年于北美发布） 在高端材料与核心元件上深耕，制造能力强。 日本NEC、韩国三星研究院（主导从材料到器件的前沿研发与整合）。 聚焦系统级架构创新 如CNT-CMOS 3D-IC异构芯片、单片三维集成，旨在突破计算-内存瓶颈。 “学研+代工”创新联盟顶尖高校原理突破，由本土代工厂进行快速工程验证。 聚焦特色器件 原型验证与性能展示阶段已在商业产线完成流片 如碳基无源器件（电容）、光子集成芯片（PIC）、传感器、EUV薄膜。 聚焦应用驱动与生态构建如碳基射频器件、3D异构芯片、特种芯片（星间通信）、传感器等。 研发驱动，轻资产运营以国家级研发中心或I