當(dāng)全球芯片行業(yè)陷入摩爾定律逼近極限的焦慮,當(dāng)西方仍試圖用技術(shù)封鎖扼住中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的咽喉時(shí),一則重磅消息傳來(lái),中國(guó)芯取得了重大突破!
沒錯(cuò),又是復(fù)旦團(tuán)隊(duì),成功研制出二維半導(dǎo)體芯片“無(wú)極”,中國(guó)首款!全球首款!
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長(zhǎng)期以來(lái),芯片行業(yè)的發(fā)展始終遵循摩爾定律,依靠不斷縮小晶體管尺寸、提高集成密度來(lái)提升性能。但隨著硅基材料逼近2nm甚至1nm的物理極限,電子漏電、散熱困難等問(wèn)題日益凸顯,而且良品率還低,成本越來(lái)越高,全球科研界都在尋找破局之路。
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而二維半導(dǎo)體材料,因其僅幾個(gè)原子厚度的特性,憑借出色的電子性能,成為公認(rèn)的最優(yōu)解——它能在更小的尺度上穩(wěn)定工作,完美避開硅基材料的固有缺陷。看似光明的賽道,實(shí)則布滿荊棘。
此前,國(guó)外科研團(tuán)隊(duì)也曾嘗試用二維材料搭建電路,但始終受限于工藝精度不足、材料缺陷較多等問(wèn)題,集成度最高僅能達(dá)到百余個(gè)晶體管,不僅穩(wěn)定性差,良率也低得難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
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就在全球科研界陷入瓶頸之際,中國(guó)復(fù)旦團(tuán)隊(duì)毅然扎根這一領(lǐng)域,用五年時(shí)間,一步步啃下了這塊“硬骨頭”。復(fù)旦團(tuán)隊(duì)從材料生長(zhǎng)環(huán)節(jié)入手,采用化學(xué)氣相沉積法,在晶圓上精準(zhǔn)培育二硫化鉬材料,確保每一層都均勻平整。隨后通過(guò)低能量等離子體處理表面,避免高能粒子損壞超薄的二維材料,最大限度保留其優(yōu)良的電子特性。
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2025年4月2日,這項(xiàng)里程碑式的成果在國(guó)際頂刊發(fā)表,全球首款基于二維半導(dǎo)體的32位RISC-V架構(gòu)微處理器“無(wú)極”正式問(wèn)世。這款芯片集成了5900個(gè)晶體管,將此前國(guó)際最高紀(jì)錄提升了50多倍。令人驚嘆的是,它采用微米級(jí)工藝,功耗卻能與納米級(jí)硅基芯片持平,同時(shí)具備單級(jí)增益高、關(guān)態(tài)漏電極低的優(yōu)勢(shì),性能達(dá)到同期國(guó)際最優(yōu)水平。
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更值得關(guān)注的是,“無(wú)極”芯片采用RISC-V開源架構(gòu),完全自主可控,無(wú)需依賴外部尖端光刻機(jī),這在西方持續(xù)加碼芯片封鎖的背景下,具有非同尋常的意義。它證明了中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)無(wú)需被“卡脖子”技術(shù)捆住手腳,通過(guò)自主創(chuàng)新,同樣能開辟出一條屬于自己的道路。
突破不止于實(shí)驗(yàn)室,成果轉(zhuǎn)化的步伐同樣迅速。2025年10月,復(fù)旦團(tuán)隊(duì)再傳捷報(bào),推出二維半導(dǎo)體與硅基混合架構(gòu)的閃存芯片,將超快存儲(chǔ)器件與成熟CMOS工藝深度融合,實(shí)現(xiàn)了全球首顆此類高復(fù)雜度指令驅(qū)動(dòng)芯片,集成良率達(dá)到94.3%,速度較傳統(tǒng)閃存大幅提升。
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就在今年初,國(guó)內(nèi)首條二維半導(dǎo)體工程化示范工藝線也正式在上海點(diǎn)亮,這也是由復(fù)旦孵化企業(yè)主導(dǎo)建設(shè),預(yù)計(jì)6月通線、9月實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn),可產(chǎn)出兆字節(jié)級(jí)存儲(chǔ)器和百萬(wàn)門級(jí)電路。這條工藝線的點(diǎn)亮,標(biāo)志著二維半導(dǎo)體技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室原型,正式邁向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,為中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“無(wú)極”芯片的問(wèn)世,告訴我們,技術(shù)自立自強(qiáng)從來(lái)不是空洞的口號(hào),而是實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)調(diào)試的參數(shù),是產(chǎn)線上一次次的點(diǎn)亮測(cè)試,是科研工作者日復(fù)一日的堅(jiān)守與付出。
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未來(lái),隨著二維半導(dǎo)體工程化工藝線的逐步落地,集成度將持續(xù)提升,應(yīng)用場(chǎng)景也將不斷拓展,從低功耗電子設(shè)備到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),從人工智能到航天航空,二維半導(dǎo)體芯片將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
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