碳-所有有機化合物的基本元素-有望代替硅成為未來半導體的可選材料。據研究人員介紹，基于元素周期表硅元素正上方元素的各種結構在熱性能、頻率范圍甚至超導電特性方面都要超過硅。
　　
　　“在所有的碳技術中，金剛石是目前最可能接近商用化的技術，因為對金剛石的研究工作已經有15年以上的歷史了。”Gartner公司高級分析師Dean Freeman表示，“而其它大多數技術仍有很長的路要走。”
　　
　　三維碳-金剛石的散熱性能是硅的10倍，據目前提供硅晶圓上40nm到15um金剛石薄膜的供應商表示。二維碳-3埃厚的單層石墨烯的電子移動性是硅的10倍，因此可以達到硅無法達到的太赫茲(THz)性能。
　　
　　同樣，一維碳-1nm直徑的納米管可以解決數字硅的速度瓶頸。納米管將最先呈現為可印刷的“墨”，這種墨的速度比競爭性的有機晶體管快10倍。
　　
　　另外，零維碳-60-原子空心碳球富勒烯可以達到硅無法實現的高溫超導特性。內夾堿金屬原子的緊密充填式富勒烯的超導溫度可達38K。
　　
　　再過幾年，碳工藝技術將有望代替今天使用的幾乎每種電路材料：用于互連器件的導體，半導體，用于器件絕緣的隔離器等。但業界究竟能多快地接受基于碳的材料還有待于觀察，特別是在經濟前景還不明朗的今天。
　　
　　Freeman介紹了Nantero公司和SVTC Technolgies公司的經驗。這兩家公司合作為無工廠硅芯片制造商首次提供納米管薄膜開發代工服務，這些制造商希望將碳納米管薄膜作為高性能互連材料增加到商用CMOS芯片上。“Nantero公司已經用碳納米管開發出了好幾種器件，但公司還沒有找到愿意商用化這些器件的客戶。”他表示。
　　
　　“碳納米管也有望成為22nm以下CMOS器件的互連材料，這意味著至少還要5年時間才可能商用化。”Freeman指出。
　　
　　包括DuPont公司在內的許多批量生產專業公司正在開發碳納米管薄膜，而NEC等業界巨頭已經成功在柔性塑料基底的電子鑄件上使用碳納米管薄膜。
　　
　　Nanocomp Technologies等公司正在嘗試將納米管嵌入碳片中用于檢測斷裂或其它結構性缺陷，同時在開發納米管線纜，這種線纜的導電性可與銅媲美，而重量比銅輕80%。
　　
　　“目前已經有許多應用在用柔性電子材料開發，包括軍事和民用市場。”IBM公司管理碳晶體管項目的Phaedon Avouris表示。他們最初研究的是納米管，最近轉到了石墨烯上來。“當然，如今已經有許多納米管應用，用它們做的材料的導電和導熱性更好，但在柔性基底上制造具有微米尺寸通道的薄膜晶體管將成為納米管的首次商業應用。”
　　
　　也許在十年內碳電子開發人員不會直接與硅半導體商的成熟工藝技術競爭。相反，他們希望創建出一整套新的電子材料，并從微米尺寸的器件開始，這樣的器件讓人回想起早期較大的硅晶體管。像Applied Nanotech等供應商正在開發可印刷的納米管墨，這些納米管墨可用于使用非接觸氣霧噴墨打印機的低價低溫沉積系統，如Optomec公司提供的產品。這些系統主要用于對成本敏感的應用，如塑料太陽能電池以及柔性聚合體基底上的RFID標簽。