复旦团队：近三年内二维半导体可能“破局”落地

【导语】近日，复旦大学与绍芯实验室的周鹏/包文中团队在国际期刊《自然》上发表了重大科研成果，成功研制出全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极”。该成果不仅突破了二维半导体电子学工程化的瓶颈，实现了5900个晶体管的集成度，还展示了从材料、架构到流片的全链条自主研发能力。这一创新有望推动二维半导体在人工智能、无人机、机器人等低功耗算力场景下的广泛应用，开启二维电子学的新时代。

近日，复旦大学、绍芯实验室周鹏/包文中团队成功研制出全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极”，创造了全球二维芯片的最大工程性规模验证纪录。相关成果已在国际期刊《自然》上发表。

随着摩尔定律逐渐接近物理极限，具有单个原子层厚度的二维半导体成为破局的关键。如何将二维半导体材料应用于集成电路是业界正在探索的方向，其中的核心难题在于，要将这些原子级精密元件组(zǔ)装(zhuāng)成(chéng)完(wán)整(zhěng)的(de)集成(chéng)电(diàn)路系(xì)统(tǒng)，依(yī)旧(jiù)受(shòu)制(zhì)于(yú)工(gōng)艺(yì)精(jīng)度(dù)与(yǔ)规(guī)模(mó)匀(yún)性(xìng)的(de)协(xié)同(tóng)良(liáng)率(lǜ)控(kòng)制(zhì)。值(zhí)得(de)关注(zhù)的(de)是(shì)，此(cǐ)次(cì)复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)团(tuán)队(duì)发(fā)布(bù)的(de)成(chéng)果(guǒ)突(tū)破(pò)二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)电(diàn)子(zi)学(xué)工程化瓶颈，首次实现了5900个晶体管的集成度。

据了解，“无极”微处理器基于单层二硫化钼（MoS₂）二维半导体材料打造，不依赖于先进的EUV光刻机，采用自主研发的特色集成工艺，依托开源简化指令集计算架构（RISC-V），实现了从材料、架构到流片的全链条自主研发，其集成工艺优化程度和规模化电路验证结果，均达到国际同期最优水平。

复旦大学教授周鹏向《中国电子报》记者表示，此次成果改变了工业界的传统认知，证明了新材料应用在集成电路上的可行性，并在一些应用场景上具备独特优势。对于二维半导体而言，一定要找到它在应用上全面超越现有技术的独特的“点”，有了这个支撑之后，属于二维半导体或者说二维电子学的时代才会真正来临。在周鹏看来，这个“点”在最近三年里就有可能落地。“未来人类把晶体管做成什么材料其实并不确定，不管是产业界还是学术界都应该保留探索的空间。”

周鹏表示，当前二维半导体微米级的工艺已能实现硅基纳米级芯片的功耗水平，未来通过产业化制造将兼具更快速度和更低功耗的优势。此类二维芯片有望推动人工智能更广泛的应用，特别是在无人机、机器人等需要低功耗算力的移动端场景。在产业化方面，团队将着力推进与现有硅基生产制造线的融合，推动二维半导体电子器件从实验室走向市场，实现规模化商业应用。