芯片行業(yè)這些年壓力越來越大，硅基材料尺寸越做越小，物理極限問題擺在面前，摩爾定律的腳步明顯慢下來。中國科研團(tuán)隊(duì)卻在材料層面打開新口子，直接拿出全球首款基于二維半導(dǎo)體材料的32位微處理器。

復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)研制出無極微處理器。它采用二維半導(dǎo)體材料二硫化鉬，集成5900個(gè)晶體管，把國際上二維邏輯芯片的最大集成規(guī)模從之前的115個(gè)直接提升了五十多倍。芯片使用RISC-V開源架構(gòu)，能運(yùn)行32位指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加減運(yùn)算和程序編寫，證明二維材料可以支撐完整計(jì)算系統(tǒng)。

這項(xiàng)成果發(fā)表在自然雜志上，突破了二維半導(dǎo)體電子學(xué)的工程化瓶頸。從材料生長到電路集成，全過程自主完成。

團(tuán)隊(duì)在12英寸晶圓上實(shí)現(xiàn)二維材料的均勻單層生長，結(jié)合人工智能輔助優(yōu)化工藝，解決了原子級(jí)界面接觸電阻等難題。整個(gè)集成工藝?yán)铮叱勺笥夜ば蚰苤苯友赜矛F(xiàn)有硅基產(chǎn)線的成熟技術(shù)，其余核心步驟則用自主設(shè)計(jì)的專用設(shè)備完成。

無極芯片雖然采用微米級(jí)工藝，但功耗達(dá)到納米級(jí)水平，在抑制漏電和電場(chǎng)控制上表現(xiàn)出色。它不依賴先進(jìn)極紫外光刻機(jī)，卻驗(yàn)證了二維材料在低功耗場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)。

這為手機(jī)、電腦和智能設(shè)備未來升級(jí)提供了新選項(xiàng)，讓算力在更小體積下保持高效運(yùn)行。2025年10月，同一團(tuán)隊(duì)又推出全球首顆二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片，取名長纓。

它把400皮秒編程速度的二維閃存原型器件和成熟硅基CMOS工藝深度融合，芯片良率達(dá)到94.3%。這款芯片支持8位指令操作和32位高速并行尋址，讀寫速度和能耗表現(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)閃存。

混合架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路很務(wù)實(shí)，先把二維存儲(chǔ)電路和硅基控制電路分開制造，再通過微米尺度通孔實(shí)現(xiàn)互連。這樣既借用了硅基的穩(wěn)定性和低成本，又發(fā)揮了二維材料的高速非易失存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)。

長纓芯片有效緩解了處理器和存儲(chǔ)之間的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，為人工智能和大模型應(yīng)用提供了底層支撐。它還入選2025年度中國科學(xué)十大進(jìn)展，說明成果得到了廣泛認(rèn)可。

這種混合方案沒有全盤否定現(xiàn)有技術(shù)，而是讓新舊材料平滑過渡。二維閃存的超快編程速度觸及電荷存儲(chǔ)物理極限，能讓芯片在處理大數(shù)據(jù)時(shí)減少功耗浪費(fèi)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)長期保存能力。這為存算一體架構(gòu)的實(shí)際落地鋪平道路。

2026年1月，國內(nèi)首條二維半導(dǎo)體工程化示范工藝線在上海浦東川沙新鎮(zhèn)正式點(diǎn)亮。這條線由復(fù)旦大學(xué)孵化企業(yè)原集微科技建設(shè)，占地約1000平方米。計(jì)劃2026年6月實(shí)現(xiàn)通線運(yùn)行，先達(dá)到等效90納米制程，用于Mb級(jí)存儲(chǔ)器和百萬門級(jí)邏輯電路的生產(chǎn)驗(yàn)證。

工藝線的兼容性設(shè)計(jì)是亮點(diǎn)，大部分工序能直接對(duì)接現(xiàn)有硅基產(chǎn)線，只需增加幾個(gè)關(guān)鍵二維工位就能啟動(dòng)生產(chǎn)。這條線的點(diǎn)亮，標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)室技術(shù)開始向中試和規(guī)模化制造過渡，為二維半導(dǎo)體全鏈條自主發(fā)展提供了硬件基礎(chǔ)。

從無極邏輯芯片到長纓存儲(chǔ)芯片，再到示范線落地，這一系列進(jìn)展讓中國在后摩爾時(shí)代掌握了更多主動(dòng)權(quán)。普通消費(fèi)者將來用手機(jī)跑大模型、處理復(fù)雜任務(wù)時(shí)，這些技術(shù)會(huì)讓設(shè)備更省電、更流暢。