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(lì)。这(zhè)一(yī)创(chuàng)新(xīn)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(tuán)队(duì)成(chéng)功(gōng)研(yán)制(zhì)出(chū)全球(qiú)首(shǒu)款(kuǎn)基(jī)于(yú)二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)材(cái)料(liào)的(de)32位(wèi)RISC-V架(jià)构(gòu)微(wēi)处(chù)理(lǐ)器(qì)“无(wú)极(jí)”，创(chuàng)造(zào)了(le)全球(qiú)二(èr)维(wéi)芯(xīn)片(piàn)的(de)最(zuì)大(dà)工(gōng)程(chéng)性(xìng)规(guī)模(mó)验(yàn)证(zhèng)纪(jì)录(lù)。相(xiāng)关成(chéng)果(guǒ)已(yǐ)在(zài)国(guó)际(jì)期(qī)刊(kān)《自(zì)然(rán)》上(shàng)发(fā)表(biǎo)。

随(suí)着(zhe)摩(mó)尔(ěr)定(dìng)律(lǜ)逐(zhú)渐(jiàn)接(jiē)近(jìn)物(wù)理(lǐ)极(jí)限(xiàn)，具(jù)有(yǒu)单(dān)个(gè)原(yuán)子(zi)层(céng)厚(hòu)度(dù)的(de)二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)成(chéng)为(wèi)破(pò)局(jú)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装成完整的集成电路系统，依旧受制于工艺精度与规模匀性的协同良率控制。值得关注的是，此次复旦大学团队发布的成果突破二维半导体电子学工程化瓶颈，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(yú)先(xiān)进(jìn)的(de)EUV光(guāng)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。