日本產業技術綜合研究所2013年制作了布線寬度為20nm的多層石墨烯。電阻率為4.1μΩcm，僅為粗銅的2倍左右，沒有發生銅常見的、一削減布線寬度實際電阻率就會增大的現象。“如果繼續推進微細化，將難以利用銅布線。而石墨烯布線有望代替銅”。

利用CNT的存儲器也即將發布產品（圖5）。比如美國Nantero公司開發的“NRAM”。其最大特點是擦寫速度還不到3ns，與SRAM差不多，高于競爭技術MRAM和FeRAM。有容量為4Mbit的產品，Gbit級產品也在開發中。從分立元件到嵌入元件均支持。

圖5：擦寫時間不到3ns的非易失性存儲器將亮相

Nantero公司開發的采用CNT的非易失性存儲器“NRAM”的特點是擦寫速度快。工作原理如下：隨機配向的大量CNT網通過加載電壓進行重新組合，電阻隨之發生變化。還可制造Gbit級的芯片。產品將在不久的將來面世。

利用涂布法隨機涂布CNT后，通過加載電壓，CNT網會重新組合，獲取高電阻和低電阻兩種狀態，用于數據記憶。

Nantero公司負責向其他公司提供知識產權（IP），目前“正與包括大型半導體廠商在內的10多家公司共同推進開發。產品應該會由簽約商發布”。

電極和布線也采用CNT

IC和微處理器也在朝著全碳化邁進。雖然集成度比較低但可以工作的微處理器已經面世（圖6）。美國斯坦福大學副教授Subhasish Mitra開發出了利用178個CNT晶體管制造的微處理器。雖然工作頻率只有1kHz，但除存儲器以外，具備馮·諾依曼型計算機的所有基本要素。CNT通過轉印制成晶體管。

圖6：電子電路的大部分將采用碳

在芯片上集成CNT晶體管制作IC和微處理器的趨勢擴大。（a）是斯坦福大學采用CNT制作的微處理器。集成了178個晶體管，具備計算機的所有基本功能。（b～e）是名古屋大學大野研究室的IC系列。最大集成了約100個TFT。TFT自不必說，電極和布線也全部采用CNT實現。

名古屋大學副教授大野雄高等人制作了全碳IC，計劃用于柔性RFID標簽等面積較大的電子電路。晶體管的集成度約為100個，電極和布線全部利用CNT構成。而且靈活利用了CNT的直徑。作為半導體使用時較細，要求高導電性時較粗。溝道長達100μm。

石墨烯布線或將代替銅

此外，還有利用石墨烯和CNT研究超越半導體微細化極限的案例（圖7）。

圖7：石墨烯和CNT還有可能取代銅布線和插塞

本圖為ITRS 2011上提出的隨著布線的微細化，銅存在課題（a），以及產業技術綜合研究所制作的20nm寬多層石墨烯布線（b）和CNT插塞（c）。（（b、c）由產業技術綜合研究所拍攝）

日本產業技術綜合研究所2013年制作了布線寬度為20nm的多層石墨烯。電阻率為4.1μΩcm，僅為粗（Bulk）銅的2倍左右，沒有發生銅常見的、一削減布線寬度實際電阻率就會增大的現象。“如果繼續推進微細化，將難以利用銅布線。而石墨烯布線有望代替銅”（產業技術綜合研究所綠色納米電子中心特定集中研究專員佐藤信太郎）。

另外，CNT還有望用于IC中的縱布線——插塞和通孔。以前，利用CNT制作插塞時，直接在插塞內進行合成。但這樣不能充分提高合成溫度，因此CNT缺陷多，電阻率高。

產業技術綜合研究所開發了利用一種轉印法在插塞的豎孔中高密度插入CNT束的技術。雖然“電阻率還比鎢插塞大一位數”（該研究所的佐藤信太郎），但與以往的方法相比，電阻率大幅降低。

密度再提高一位數即可取代硅

大規模集成CNT晶體管時的課題是，沒有在微細區域朝著目標方向排列CNT的方法。美國IBM公司2012年10月宣布，利用自組織現象解決了該課題（圖8）。在SiO2基板上形成HfO2的微細圖案后，涂布CNT溶液，CNT就會在HfO2上朝著目標方向排列。

圖8：CNT晶體管的超高集成化也取得眉目

IBM制作的密度為10億個/cm2的CNT晶體管外觀。不過，實際工作的CNT晶體管一個芯片上只有一萬個。

可利用該技術集成的CNT晶體管的密度為10億個/cm2。不過，安裝電極等實際工作的只有1萬個。“如果密度能提高到100億個/cm2以上，就有希望取得硅”（IBM公司）。