石墨烯为什么无法在CPU中完全取代硅？

去年年初，IBM就在《科学》杂志上发表论文宣布，他们已经用石墨烯晶体管制造出了频率高达100GHz的电路，预示了石墨烯应用中的美好未来。一时间大家似乎已经乐观的认为，石墨烯将在未来数年内取代硅，成为制造高性能处理器的基本材料。然而，IBM研究院纳米技术领域专家林郁明（音）博士日前在接受CustomPC杂志采访时一针见血的指出，石墨烯无法在数字计算领域完全取代硅的地位。

石墨烯(Graphene)是石墨的一种特殊存在形式，呈二维结构，由蜂窝状的单层碳原子组成，因此又被称为单层石墨，已成流行词汇的“碳纳米管”实际上也可被视为是滚成桶状的石墨烯。石墨烯拥有独特的物理、化学和结构特性，其在集成电路领域的应用近来被业界看好。

林郁明解释称，IBM之前展示的石墨烯晶体管和CPU中使用的晶体管有着明显的区别。石墨烯晶体管不存在能隙（Energygap），因此无法被“完全关闭”，导致只有很小的开关比（on/offratio）。

虽然不能用于完全取代硅制造CPU，但他也表示石墨烯可以和硅互为补充，以混合电路的形式扩充计算机芯片的功能。比如，IBM之前展示的石墨烯电路就是一种RF射频芯片，此类电路不依赖于较高的开关比。

至于石墨烯的优点，林郁明表示石墨烯晶体管电路的尺寸在理论上是无限的。相较于硅基电路，石墨烯可以更方便的扩大规模。这是因为石墨烯由单层原子组成，而硅芯片在厚度降低到原子级别的时候则会明显影响质量。

另外，由于电子在石墨烯电路中的运行速度远高于硅，因此石墨烯电路可以运行在比硅电路高得多的频率上，比如100GHz甚至1THz。