石墨烯是由碳原子組成的單層石墨 ——最早的石墨烯就是用膠帶一層一層地把石墨變薄而獲得的，是只有一個(gè)碳原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。具有非常好的導(dǎo)熱性、電導(dǎo)性、透光性，而且具有高強(qiáng)度、超輕薄、超大比表面積等特性，廣泛應(yīng)用于鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導(dǎo)體器件、復(fù)合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等方面。

　　相對于通過前端設(shè)計(jì)提升微結(jié)構(gòu)來提高芯片性能，通過后端設(shè)計(jì)來提升主頻顯然更加簡單粗暴，研發(fā)周期也更短(微結(jié)構(gòu)研發(fā)一般要3年)，更適合商業(yè)推廣。

　　硅基材料集成電路主頻越高，熱量也隨之提高，并最終撞上功耗墻。目前硅基芯片最高的頻率是在液氮環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的8.4G，日常使用的桌面芯片主頻基本在3G到4G，筆記本電腦為了控制CPU功耗，主頻普遍控制在2G到3G之間。

　　但如果使用石墨烯材料，那么結(jié)果就可能不同了。因?yàn)橄鄬τ诂F(xiàn)在普遍使用的硅基材料，石墨烯在室溫下?lián)碛?0倍的高載流子遷移率，同時(shí)具有非常好的導(dǎo)熱性能，芯片的主頻理論上可以達(dá)到300G，并且有比硅基芯片更低的功耗——早在幾年前，IBM在實(shí)驗(yàn)室中的石墨烯場效應(yīng)晶體管主頻達(dá)155G。

　　因此，在前端設(shè)計(jì)水平相當(dāng)?shù)那闆r下，使用石墨烯制造的芯片要比使用硅基材料的芯片性能強(qiáng)幾十倍，隨著技術(shù)發(fā)展，進(jìn)一步挖掘潛力，性能可能會(huì)是傳統(tǒng)硅基芯片的上百倍！同時(shí)還擁有更低的功耗。

　　其實(shí)，通信產(chǎn)品里有大量芯片，基站設(shè)備的DSP，路由器、調(diào)制解調(diào)器、交換機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品都需要芯片，而性能更強(qiáng)的芯片也就意味著更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，意味著更快的通訊速度。

　　由于基帶信號(hào)對帶寬和各項(xiàng)處理資源的消耗很大，現(xiàn)有芯片和背板處理速度根本無法實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的基帶資源集中調(diào)度和共享，同時(shí)在散熱、功耗等方面也面臨很大挑戰(zhàn)。

　　若采用石墨烯材料，不但芯片處理能力、數(shù)據(jù)交換速率能得到大幅提升，石墨烯良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和耐溫特性也使得在散熱、功耗方面的要求降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)處理能力達(dá)到上萬載頻的集中式基帶資源池。

　　未來無線通信技術(shù)無疑以滿足高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，而傳統(tǒng)的宏蜂窩技術(shù)已經(jīng)無法滿足應(yīng)用，必然走向宏微結(jié)合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，引入大量 網(wǎng)元以滿足室內(nèi)以及熱點(diǎn)場景的覆蓋和容量需求。

　　但隨著這些網(wǎng)元的引入，改變了原有宏站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，產(chǎn)生大量新的干擾場景，必須通過引入各種站間、宏微協(xié)同等技術(shù)予以消除，比如采用協(xié)同多點(diǎn)傳送和接收技術(shù)，但會(huì)帶來各種協(xié)同算法加載后的大量復(fù)雜計(jì)算對資源的消耗，而基于石墨烯材料的基帶芯片大量應(yīng)用，其強(qiáng)悍的運(yùn)算能力將使這些原本需要海量運(yùn)算能力的技術(shù)和算法具有可操作性。

　　石墨烯也可以作為天線的材料。美國佐治亞理工學(xué)院無線寬帶網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室提出石墨烯無線天線構(gòu)想，該構(gòu)想中，由石墨烯制成的天線以1000GHz的頻率正常工作，遠(yuǎn)超目前常規(guī)的天線。如果這個(gè)構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí)，那么就意味著更多高頻段的頻譜資源可以被開發(fā)出來用于未來的無線通信系統(tǒng)，從而提供更大的系統(tǒng)帶寬和吞吐速率。

　　未來，5G通信的特性就是“萬物互聯(lián)”，具有熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接、低時(shí)延高可靠等特點(diǎn)——在人口密集區(qū)為用戶提供1Gbps用戶體驗(yàn)速率和 10Gbps峰值速率；具備超千億網(wǎng)絡(luò)連接的支持能力，滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求；在車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求，為用戶提供毫秒級(jí)的端到端時(shí)延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。

　　因此，大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址技術(shù)和全頻譜接入等技術(shù)就成為5G無線技術(shù)的發(fā)展方向，而這都離不開石墨烯材料的廣泛應(yīng)用。同時(shí)，手機(jī)要擁有更強(qiáng)的續(xù)航能力，更快的運(yùn)算速度，更好的拍照效果，更快的上網(wǎng)速度，更好的屏幕顯示效果也離不開石墨烯。