复旦团队研制全球首款二维半导体芯片

　　摩尔定律逼近物理极限，如何突破这一瓶颈成了全世界集成电路领域科研工作者关注的重点，路径之一是利用新材料实现电子器件的迭代。
　　昨晚，复旦大学周鹏、包文中联合团队在国际顶刊《自然》发表最新成果。团队经过五年技术攻关，成功研制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（WUJI）”。在32位输入指令的控制下，“无极”可以实现最大为42亿的数据间的加减运算，最长可达10亿条精简指令集的程序编写。
　　硅材料“制霸”集成电路制造业多年，工艺发展日趋成熟。然而，随着器件尺寸不断缩小，硅材料的物理极限成为半导体发展路上不可避免的挑战，具有原子层厚度的二维半导体是国际公认的破局关键。
　　经过数十年科研攻关，科学家们已掌握晶圆级二维材料生长技术，并成功制造出只有数百个原子长度、若干个原子厚度的高性能基础器件。但另一难题也随之出现：如何将这些“原子级”精密元件组装成完整的集成电路系统？过去，相关器件的最高集成度仅停留在数百晶体管量级，始终未能跨越功能性微处理器的技术门槛。
　　为此，复旦的科学家团队开发了AI驱动的一贯式协同工艺优化技术，通过“原子级界面精准调控”与“全流程AI算法优化”的双引擎，实现了集成工艺的精准控制。“‘无极’的参数设置单独依靠人工很难完成。”包文中介绍，引入人工智能后，就可以迅速确定参数优化窗口，提升晶体管良率。
　　从115个晶体管突破至5900个晶体管，“无极”在国际上实现了二维材料集成的最大规模验证纪录，完成了从材料到架构再到流片的全链条自主研发，利用原子级精度的加工和表征技术，验证了规模化的数字电路。“我们用微米级的工艺做到纳米级的功耗。而极低功耗的CPU可以助力人工智能更广泛应用。”周鹏说。
　　下一步，团队希望完成器件从实验室产品到市场商品的转化。据了解，“无极”二维半导体芯片已为产业化落地做好了准备：70%左右的工序直接沿用现有硅基产线成熟技术；对占据核心位置的二维特色工艺，目前已有20余项工艺发明专利，未来将结合专用工艺设备的自主技术体系，进一步助力产业化应用。

配图、荐稿：lry 2025-04-05　执行编辑：ych 2025-04-05　责任编辑：lxl 2025-04-05