最近被一則消息刷屏了。

6月8日，中國科學院金屬研究所對外公布：孫東明、劉馳團隊聯合多家科研單位，成功研制出國際上首款實現射頻測試的硅-石墨烯-鍺勢壘晶體管。

中國科學院金屬研究所

相關成果已于北京時間6月6日發表于國際學術期刊《自然·通訊》。

這不是一次普通的科研進展，而是直接關系到未來通信產業格局的重大突破。

一、傳統晶體管走到了物理天花板

要理解這次突破的重量，得先搞清楚一個問題：為什么我們需要新型晶體管？

5G已經在全國鋪開，6G預研正在加速推進。物聯網、超高速傳感、智能通信系統，這些東西對晶體管的運行速度提出了前所未有的要求——工作頻率必須突破1太赫茲。

傳統的高頻晶體管，比如高電子遷移率晶體管和異質結雙極型晶體管，它們的性能受限于電子在材料里跑得太慢，根本滿足不了太赫茲頻段的需求。

傳統晶體管

后來科學家們想到了一個新思路：用石墨烯這種二維材料來做晶體管的基區。因為石墨烯只有原子級厚度，電子穿過去的時間極短，理論上很適合做高頻器件。

但這條路也不好走。量子隧穿勢壘和界面缺陷問題一直解決不了，導致電子到處亂撞，電流增益和高頻性能上不去。

這就是整個行業的“卡脖子”難題。誰能解決這個問題，誰就能搶占下一代通信技術的制高點。

二、中國人的解決方案：硅-石墨烯-鍺“三明治”

聯合團隊想出了一個新架構：硅-石墨烯-鍺勢壘晶體管。

怎么做出來的？他們先在鍺襯底上用化學氣相沉積長出一層晶圓級單晶單層石墨烯，再把單晶硅膜精確堆疊上去，形成一個高質量的“三明治”垂直異質結構。

硅-石墨烯-鍺勢壘晶體管結構示意圖

這個結構有多厲害？

利用石墨烯與硅、鍺界面形成的不對稱肖特基勢壘，再結合石墨烯的量子電容效應來調控功函數，鍺端的電流變化幅度遠大于硅端，產生的共射極電流增益高達1.8×10?——這是目前所有已報道晶體管中的世界最高紀錄。

在射頻實測中，這款晶體管的本征截止頻率達到了132GHz，超越了此前所有垂直二維基區晶體管的最高水平

更讓人振奮的是下一步：團隊通過器件建模與仿真分析發現，只要優化材料摻雜濃度、降低接觸電阻、縮減寄生效應，這款器件的理論工作頻率有望突破1THz，真正進入太赫茲應用頻段。

這就是為什么業界把這則消息稱為“刷屏級”的重大突破。

三、這次突破帶來的三個確定性變化

第一，技術路線打開了新通道。目前的射頻高頻器件主流路線要么是化合物半導體，要么依賴先進制程。而硅-石墨烯-鍺勢壘晶體管走的是異質材料集成路線，不依賴7nm/5nm這樣的先進制程，為我國在“后摩爾時代”探索自主可控的高頻芯片技術提供了新路徑。

第二，6G通信的關鍵器件基礎已經夯實。太赫茲頻段被公認為6G的“黃金頻段”，但缺少能工作在該頻段的晶體管一直是瓶頸。現在，一款理論工作頻率能突破1THz的晶體管已經從實驗室走了出來。

2026年1月，我國已正式啟動6G第二階段技術試驗，累計突破300多項核心關鍵技術，持續至2027年底。這款晶體管如果順利產業化，將直接為6G通信提供“心臟”。

石墨烯電子器件概念圖

第三，石墨烯電子器件從“論文”走向“產線”邁出了標志性一步。長期以來，石墨烯被稱為“神奇材料”，但始終沒能真正進入大規模商業應用。這次是全球首款實現射頻測試的勢壘晶體管，意味著它不再只是實驗室里的概念，而是真正可以被測試、被驗證、被工程化的實物。

四、行業洗牌：誰在受益，誰在焦慮

這次突破的影響正在產業鏈上快速傳導。

原材料端，高質量石墨烯的需求將大幅增長。CVD法石墨烯制備設備也被推到聚光燈下，有望成為行業新標準。射頻代工端，太赫茲通信和6G射頻前端正是目標市場，相關制造平臺將迎來新機遇。設備國產化主線同樣受益。

要知道，2026年國內半導體設備國產化率約21%，相比2021年的9%已大幅提升，但仍有很大空間。此次晶體管雖然目前還是實驗室階段的驗證，但它驗證的技術路線——異質材料集成——有望繞開高端光刻機封鎖，對依賴傳統制程的國際巨頭形成挑戰。

全球市場也在同步關注。2025年全球石墨烯射頻器件市場規模約1.279億美元，預計到2032年將增長至2.843億美元。全球石墨烯芯片市場規模2025年為32.5億美元，預計到2035年將增長至211.5億美元。

但要注意，任何新技術從實驗室走向規模化商用，都需要2-3年的工程化迭代。從晶圓級均勻性控制、大規模良率提升，到配套封裝工藝開發，每一步都是硬骨頭。

五、不只是晶體管，更是一個時代的信號

就在這款晶體管發布的前幾天，工信部已經批準6GHz頻段用于6G技術試驗。此前，中興通訊聯合紫金山實驗室發布了業界首個面向6G光子太赫茲的實時全息沉浸式通信系統原型。日本團隊也在560GHz頻段實現了100G級無線通信。

6G通信應用場景概念圖

太赫茲通信這條賽道，全球都在搶跑。太赫茲頻段被視為6G通信、超高分辨率成像、無損檢測、深空通信等前沿領域的“黃金頻段”。

6G預計可實現每秒1太比特的數據速率，相當于1秒就能傳輸250GB的文件，是5G峰值速率的100倍以上。

要跑出這個速度，天線、發射端、接收端，每個環節都需要突破。晶體管是其中最基礎、最核心的一環。

中科院金屬所這次打響了第一槍。但132GHz到1THz之間，還有很長的路要走。

我們既要為這次突破感到振奮，也要清醒地看到差距。

你覺得這款硅-石墨烯-鍺勢壘晶體管，在5年內能實現規模化商用嗎？最有可能率先落地在哪個場景——6G基站、汽車雷達、還是可穿戴設備？

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