20世纪是硅的时代，21世纪呢？

过去数十年，芯片一直在遵循摩尔定律发展，每隔18-24个月晶体管密度、性能都会翻一倍。

但这些年不管是芯片设备还是芯片制造商，似乎都遇到了瓶颈，精度基本已经达到了物理极限，性能提升幅度不大，功耗却越来越高。目前工艺最先进的芯片，来自于台积电的3nm制造工艺。

然而，近期北京大学碰海林教授和丘晨光领导的跨科学团队传出的消息，刷爆了朋友圈，其研究人员声称“这是迄今为止速度最快，效率最高的晶体管”，打破了芯片极限性能，并且该团队表示，他们的晶体管与英特尔、台积电、三星等公司的产品进行了测试，在匹配的情况下，表现优于其他公司的产品。

根据曝光的信息显示，北大团队研发的芯片与传统硅基芯片不同，没有用到硅基材料，而是铋，一种关于二维低功率的GAAFET晶体管技术。什么意思呢？

台积电目前最先进的3nm制造工艺，使用的是FinFET，也就是鳍式场效应晶体管技术，该技术首次使用是在2011年，如今已使用14年之久。北大的GAAFET正是下一代晶体管架构GAAFET，这种架构消除了FinFET设计中使用到的“鳍片”需要，增加了栅极与通道之间的接触面积，在提升晶体管密度的同时，漏电率技术压到了零。

当然，GAAFET对于芯片行业来说可能并不是新鲜技术，因为三星的3nm工艺已经用上了GAAFET晶体管技术。

北大这一技术的突破，重点在于没有采用硅基作为材料，而是采用铋材料，这是一种一直被研究用于1nm及以下工艺节点的把半导体材料，因为铋基材料的表面光滑度极高，厚度只有几个原子那么厚，电子迁移率极快，而且能耗仅为硅基芯片的10%左右。

重点在于，铋基材料还不同于硅基材料，这种材料和架构反而能帮我们绕过传统技术限制，比如EDU软件，封装技术，尤其不依赖EUV光刻机。一旦实现量产，或将彻底改变全球芯片格局。

目前，台积电、三星甚至英特尔，都在追逐2nm甚至1.6nm制造工艺，以寻求更强的芯片性能，更低的功耗，但北大新一代芯片技术的突破，证明未来的芯片技术不再依赖制造工艺的迭代更新，而是新一代材料，新一代封装工艺等。

不过，想要将技术从实验室带到工厂，可能需要光刻机、蚀刻机等生产线的全面改造，量产后还要解决良品率的问题。同时量产之后还要面临生态方面，所以芯片研发企业也应该紧密联合，推动开源架构RISC-V与本土技术的深度融合。

当然了，这或许还有很长的路要走，但北大这次技术的突破，已经充分证明，芯片竞赛的下半场，已经开始了！