日本产业技术综合研究所2013年制作了布线宽度为20nm的多层石墨烯。电阻率为4.1μΩcm，仅为粗铜的2倍左右，没有发生铜常见的、一削减布线宽度实际电阻率就会增大的现象。“如果继续推进微细化，将难以利用铜布线。而石墨烯布线有望代替铜”。

利用CNT的存储器也即将发布产品（图5）。比如美国Nantero公司开发的“NRAM”。其最大特点是擦写速度还不到3ns，与SRAM差不多，高于竞争技术MRAM和FeRAM。有容量为4Mbit的产品，Gbit级产品也在开发中。从分立元件到嵌入元件均支持。

图5：擦写时间不到3ns的非易失性存储器将亮相

Nantero公司开发的采用CNT的非易失性存储器“NRAM”的特点是擦写速度快。工作原理如下：随机配向的大量CNT网通过加载电压进行重新组合，电阻随之发生变化。还可制造Gbit级的芯片。产品将在不久的将来面世。

利用涂布法随机涂布CNT后，通过加载电压，CNT网会重新组合，获取高电阻和低电阻两种状态，用于数据记忆。

Nantero公司负责向其他公司提供知识产权（IP），目前“正与包括大型半导体厂商在内的10多家公司共同推进开发。产品应该会由签约商发布”。

电极和布线也采用CNT

IC和微处理器也在朝着全碳化迈进。虽然集成度比较低但可以工作的微处理器已经面世（图6）。美国斯坦福大学副教授Subhasish Mitra开发出了利用178个CNT晶体管制造的微处理器。虽然工作频率只有1kHz，但除存储器以外，具备冯·诺依曼型计算机的所有基本要素。CNT通过转印制成晶体管。

图6：电子电路的大部分将采用碳

在芯片上集成CNT晶体管制作IC和微处理器的趋势扩大。（a）是斯坦福大学采用CNT制作的微处理器。集成了178个晶体管，具备计算机的所有基本功能。（b～e）是名古屋大学大野研究室的IC系列。最大集成了约100个TFT。TFT自不必说，电极和布线也全部采用CNT实现。

名古屋大学副教授大野雄高等人制作了全碳IC，计划用于柔性RFID标签等面积较大的电子电路。晶体管的集成度约为100个，电极和布线全部利用CNT构成。而且灵活利用了CNT的直径。作为半导体使用时较细，要求高导电性时较粗。沟道长达100μm。

石墨烯布线或将代替铜

此外，还有利用石墨烯和CNT研究超越半导体微细化极限的案例（图7）。

图7：石墨烯和CNT还有可能取代铜布线和插塞

本图为ITRS 2011上提出的随着布线的微细化，铜存在课题（a），以及产业技术综合研究所制作的20nm宽多层石墨烯布线（b）和CNT插塞（c）。（（b、c）由产业技术综合研究所拍摄）

日本产业技术综合研究所2013年制作了布线宽度为20nm的多层石墨烯。电阻率为4.1μΩcm，仅为粗（Bulk）铜的2倍左右，没有发生铜常见的、一削减布线宽度实际电阻率就会增大的现象。“如果继续推进微细化，将难以利用铜布线。而石墨烯布线有望代替铜”（产业技术综合研究所绿色纳米电子中心特定集中研究专员佐藤信太郎）。

另外，CNT还有望用于IC中的纵布线——插塞和通孔。以前，利用CNT制作插塞时，直接在插塞内进行合成。但这样不能充分提高合成温度，因此CNT缺陷多，电阻率高。

产业技术综合研究所开发了利用一种转印法在插塞的竖孔中高密度插入CNT束的技术。虽然“电阻率还比钨插塞大一位数”（该研究所的佐藤信太郎），但与以往的方法相比，电阻率大幅降低。

密度再提高一位数即可取代硅

大规模集成CNT晶体管时的课题是，没有在微细区域朝着目标方向排列CNT的方法。美国IBM公司2012年10月宣布，利用自组织现象解决了该课题（图8）。在SiO2基板上形成HfO2的微细图案后，涂布CNT溶液，CNT就会在HfO2上朝着目标方向排列。

图8：CNT晶体管的超高集成化也取得眉目

IBM制作的密度为10亿个/cm2的CNT晶体管外观。不过，实际工作的CNT晶体管一个芯片上只有一万个。

可利用该技术集成的CNT晶体管的密度为10亿个/cm2。不过，安装电极等实际工作的只有1万个。“如果密度能提高到100亿个/cm2以上，就有希望取得硅”（IBM公司）。