2005年，Intel先进器件研究组发表的一篇文章指出，他们发现采用传统的半导体掺杂工艺无法制备出性能超越硅基CMOS的碳纳米管器件。2006年，Intel公开宣布放弃碳纳米管方案。彭练矛告诉记者，由于了解到采用传统掺杂方式无法制备出超越硅基技术的集成电路，他所在的团队很早就开始探索无掺杂技术。2007年，该团队在碳纳米管CMOS集成电路无掺杂制备方面取得了突破，2017年将碳基器件的尺寸缩减到5纳米水平，其器件性能接近理论极限，综合指标超越了硅基器件的十余倍。到了2020年，该团队在规模用高性能碳纳米管集成电路用材料的研究过程中再次取得了重要突破，首次达到大规模碳基集成电路用碳纳米管阵列所需的纯度和密度，并采用这种材料首先实现了性能超越硅基集成电路，电路的频率超过了8GHz，比之前世界上最好的、由IBM团队2017年创造的280MHz的频率提升了几十倍。

　　“15年之后碳芯片技术有望成为主流芯片技术”

　　“在实验室，我们和美国的同事们已经证明了碳纳米管晶体管相较最先进的硅基晶体管有十余倍的综合优势。此外，基于碳纳米管晶体管技术所能构建的三维芯片框架，能把芯片性能成百上千倍地提高。”彭练矛表示，虽然目前最复杂的碳纳米管芯片的集成度只有几万个晶体管，与先进的硅基芯片的上百亿个晶体管相比有天壤之别。但是，碳纳米管技术能够提供的芯片性能也是硅基芯片远远不可能达到的。与硅基半导体技术相比，目前碳基技术的集成成熟度还不够，需要国家大力推进。

　　谈及碳芯片技术的产业化，彭练矛表示，首先需要投入资金和时间，没有类似硅基集成电路千亿元量级的投入和10-15年的研发时间，碳芯片技术是不可能成熟的。在这些前提条件下，碳芯片产业化应该会在一些传统半导体技术不太适合的领域率先得到发展，例如对于未来互联网至关重要的高性能薄膜和传感电子,包括柔性可穿戴电子等领域；其次是目前传统半导体技术够不着的亚毫米波乃至太赫兹电子技术，特别是未来6G技术所需的能够在90GHz以上频段使用的集成电路技术。

　　“我国发展碳芯片面临的最大挑战不是来自技术，而是一个最根本的判断：硅基半导体技术可以一直走下去，再主导芯片技术几十年，而在这个过程中我国成功逆袭取得硅基芯片技术主导权。但未来芯片技术的发展情况可能不是这样。”彭练矛认为，在国家重视且科研经费充足的情况下，预计3-5年后碳基技术能够在一些特殊领域得到小规模应用；预计在未来10-15年的时间内，硅碳融合技术将成为主流；预计15年之后碳基芯片有望据其高性能、低功耗和多样性的优势，随着产品更迭逐渐成为主流芯片技术。“我们相信科学，坚信既然科学已证明碳基芯片的天花板要远远高于硅基技术的天花板，而相应地成百上千倍的芯片性能提升也足够支持未来的信息技术继续发展几十年。即使面临再大的困难，也值得去坚持。”