硅時代的誕生
1883年，愛迪生髮現了愛迪生效應，為電子器件的誕生奠定了基礎。
1896年，弗萊明在愛迪生效應的基礎上發明了真空二極管，這是人類歷史上的第一支電子器件，後來，但因為耗電量大、壽命短，1950年，貝爾實驗室發明的PN結型晶體管取代了二極管，開闢了電子器件的新紀元。
當時晶體管的材料主要是鍺，1958年，傑克·基爾比發明了鍺的集成電路，而羅伯特·諾伊斯則發明了基於硅的集成電路，相比於晶體管，集成電路具有微小型化、高集成化、低功耗、智能化和高可靠性等優點，這使得微處理器的出現成為了可能，是一場新的電子革命，而硅也走上了歷史舞臺。
羅伯特·諾伊斯
後來，隨著集成電路在日常生活裡的廣泛運用，像存儲芯片的誕生、個人電腦的出現等等，鍺的缺陷也開始慢慢暴露，比如產量過低，導致成本過高；氧化物不穩定，導致了製作器件難度大；禁帶寬度過低，禁帶寬度是指組電的能力，過低就容易被擊穿，靜態功耗增大；達不到硅的純度還有低界面態密度。
1964年推出的IBM360，堪稱劃時代的電腦產品，改變了計算機行業的發展進程，五年後，已安裝的IBM計算機的全球庫存總值已增加到240億美元，競爭對手的庫存總值達到90億美元。換句話說，IBM360大幅增加了市場對計算的整體需求，促進了成千上萬的企業組織越來越廣泛地使用計算機，推動了計算機在生活中的普及。
這種種的缺點導致了鍺開始退出歷史舞臺，芯片產業迎來了硅時代。整個芯片產業都是圍繞硅來展開，無論是製造芯片的設備，還是芯片自身的材料等，都是圍繞硅而展開的，由硅製造的數十億的晶體管繼承在硅片之上，這些晶體管成為了信息時代流動的血液，形成各種文字、數字、聲音、圖像和色彩，便捷了人類的生活。
可以說，硅（Si）作為集成電路的最基礎材料，是構建整個現代文明社會的磚石，我們的吃穿住行都離不開由硅構建的半導體產業形成的產品，它是人類社會近幾十年快速發展的基石，而作為硅時代的締造者，美國也在芯片產業中具有無可比擬的話語權。
無論是存儲芯片還是非存儲芯片，抑或是圍繞著芯片而誕生的設計工具EDA，都是歐美掌握著話語權，中國雖然能夠生產芯片，但大多是低端產品，如FPGA、射頻芯片等等，高端都是由美國壟斷。
隨著摩爾定律逼近極限，人類對芯片製程的探索從微米到納米，硅的缺陷也開始慢慢暴露，如果中國想要在芯片產業全面領先世界，那麼就需要親手終結硅時代，發起新的材料革命，引領新的潮流。
新一代材料革命正在醞釀
隨著半導體產業對芯片的探索達到了1nm，硅材料的帶隙較窄、電子遷移率和擊穿電場較低的缺陷也開始慢慢顯現，而且硅在光電子領域和高頻高功率器件方面的應用受到諸多限制，在高頻下工作性能較差，不適用於高壓應用場景，光學性能也得不到突破。
所以科學家一直想要發起新一次的材料革命，終結硅時代，從而促進電子器件的新一次革命發展，讓更多的電子產品成為可能。材料革命也被認為是第四次革命的突破口之一。
由於科學家並不難確定什麼樣的材料能夠替代硅，所以提出了許多的方案，比如石墨烯、碳納米管、碳化硅、氮化鎵等，
任正非曾對石墨烯的未來寄予了厚望，他曾經在採訪中提到：
這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代，但是顛覆需要有繼承性發展，在硅時代的成功者最有希望成為石墨烯時代的成功者，每一次新型材料的更迭，都會引發一場材料革命，都代表著一個社會的進步，一個時代的進步，從目前來看，現在依舊是硅時代。
碳納米管也是熱門選手之一，美國多個科研團隊通過實驗發現，當硅材料逼近極限的時候，碳納米管是一種很好的替代材料。
碳化硅、氮化鎵被認為屬於第三代寬禁帶材料，材料端在半導體行業內共分為三代：第一代元素半導體材料，如硅（Si）和鍺(Ge)；第二代化合物半導體材料：如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等；第三代寬禁帶材料，如碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氮化鋁（ALN）、氧化鎵（Ga2O3）等。其中碳化硅、氮化鎵被認為是黃金選手。
石墨烯和碳納米管甚至碳化硅都屬於低維碳材料，中國科學院院士劉忠範也認為：
地球上碳的儲量非常豐富，在地殼中排行第四，空氣中也有大量的碳。隨著富勒烯、石墨烯等的發現，碳材料的應用正日益廣泛。比如具有完美的一維納米結構的碳納米管，密度低，機械強度高，具有極好的導熱導電性能。
也就是說取代硅時代的將極有可能是碳時代。而一旦新的材料時代到來，芯片將會以新的面貌出現，芯片設計廠商、芯片設備廠商、晶圓加工廠商原有的壟斷格局將徹底打破，舉一個例子，臺積電目前的產線就要全部更換，原有的技術積累全部清零，又要重新開始，高通英特爾也是如此，我們心中一直的痛光刻機，也在新材料的到來下變為廢鐵，可以說到時候中西方都在同一起跑線，而誰能親手終結硅時代，那麼誰就可以率先搶跑。
目前各國發展情況
目前來看，中美屬於第一梯隊，美國相較中國領先，而日韓歐三國則處於第二梯隊，其他國家則只有當觀眾的份，重在參與的資格都沒有。
中國目前在石墨烯、碳納米管等多個新材料領域都取得了不錯的成績，而且依託於中國龐大的市場需求，容易催生新的產業。
中國目前也在大力倡導2025計劃，關注顛覆性新材料對傳統材料的影響。中國在這場博弈中不會和上一次一樣，連參與的機會都沒有。
可以預見的是，新一代材料革命正在醞釀，在2020年開啟的20世代裡，新材料革命將如星星之火，徹底終結到達極限的硅時代，新一代的王者將誕生，而人類社會也將發生鉅變。
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