前文提及碳基半導體與現在的矽基半導體比較，其製備成本更低，但運行功耗更低，效率卻更高，是一種更好的半導體材料，因而很可能是下一代晶體管集成電路的最理想材料 (圖 Google Images)。如果碳基半導體研製成功，芯片內部的晶體管柵極 (Gate) 就不再是矽，而會是碳了！ 
碳基半導體材料是1991年被日本物理學家飯島澄男偶然發現地 (圖 Google Images)。當時飯島澄男就職於日本築波市的日本電氣 (NEC) 基礎研究所，從事納米科學、電子顯微鏡學研究。一天，飯島用高分辨透射電子顯微鏡，觀測用電弧法產生的碳纖維產物，意外發現了碳納米管，它呈六邊形排列的碳原子構成的單層或者多層圓管 (圖 Google Images)。經深入分析研究發現，在製備高性能晶體管方麵，碳納米管具有超高的電子和空穴遷移率、原子尺度的厚度以及穩定的結構等優勢。2011年，飯島澄男入選為中國科學院外籍院士，此乃題外話 (重視人才?)。 
飯島澄男的發現讓正為摩爾定律終結所困擾的半導體業界大為振奮，紛紛出資投向碳納米管晶體管的研究。對碳納米半導體材料的研究由此如火如荼般展開，並不斷取得進展，尤其是在世界的超級科技大國美國 (圖 Google Images)。 
對碳納米管半導體技術的研發注定不會一帆風順的，因為要實現大規模高性能集成電路，對碳納米管的品質要求非常嚴苛。杜克大學 (Duke University ) 教授亞倫·富蘭克林 (Aaron Franklin) (圖 Google Images) 在其2013年發表於《自然》(Nature) 的一篇評述性文章中提出了碳納米管的量化指標，即半導體純度超過99.9999% (6個9)、密度達到100-200每微米。杜克大學目前也是國際上攻關碳納米管集成電路的主要研究陣地之一 (圖 Google Images)。 
具體來說，為了滿足大規模高性能集成電路的要求，需要碳納米管晶體管同時滿足： 1、排列和密度方麵，需要一種高取向陣列方法，要求在1微米中放下100至200根碳納米管，以保證晶體管數目； 2、純度方麵，需要半導體純度大於99.9999%、或者金屬型碳管含量小於0.0001%，以保證半導體性。 實踐證明，有了正確的技術路線，持續地投入資金和人才，各種困難、障礙都是可以克服和超越的。這不，1998年，IBM研究人員製作出全球第一隻碳納米管晶體管，之後更持續投入資源推進研製碳納米管晶體管。2012年，IBM研究人員製造出一個溝道長度為9nm的碳納米管晶體管。這是世界上首個可以在10nm節點以下工作的晶體管。同年，IBM基於標準半導體製程，研發出了將超過1萬個碳納米管晶體管集成到一顆矽芯片中的技術。他們發現碳納米晶體管的電子比矽質設備運行得更快，是晶體管最理想的結構形式。基於其科研實踐和理論分析，IBM科學家2012年10月28日宣布，他們最新研製的碳納米管芯片符合“摩爾定律”周期，即計算機芯片每18個月集成度翻番，價格減半 (圖 Google Images)。 
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