作者丨楊鵬岳

編輯丨張心怡

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨趙晨

近日，復(fù)旦大學(xué)、紹芯實(shí)驗(yàn)室周鵬/包文中團(tuán)隊(duì)成功研制出全球首款基于二維半導(dǎo)體材料的32位RISC-V架構(gòu)微處理器“無極”，創(chuàng)造了全球二維芯片的最大工程性規(guī)模驗(yàn)證紀(jì)錄。相關(guān)成果已在國際期刊《自然》上發(fā)表。

隨著摩爾定律逐漸接近物理極限，具有單個(gè)原子層厚度的二維半導(dǎo)體成為破局的關(guān)鍵。如何將二維半導(dǎo)體材料應(yīng)用于集成電路是業(yè)界正在探索的方向，其中的核心難題在于，要將這些原子級精密元件組裝成完整的集成電路系統(tǒng)，依舊受制于工藝精度與規(guī)模勻性的協(xié)同良率控制。值得關(guān)注的是，此次復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)布的成果突破二維半導(dǎo)體電子學(xué)工程化瓶頸，首次實(shí)現(xiàn)了5900個(gè)晶體管的集成度。

據(jù)了解，“無極”微處理器基于單層二硫化鉬（MoS?）二維半導(dǎo)體材料打造，不依賴于先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，采用自主研發(fā)的特色集成工藝，依托開源簡化指令集計(jì)算架構(gòu)（RISC-V），實(shí)現(xiàn)了從材料、架構(gòu)到流片的全鏈條自主研發(fā)，其集成工藝優(yōu)化程度和規(guī)模化電路驗(yàn)證結(jié)果，均達(dá)到國際同期最優(yōu)水平。

復(fù)旦大學(xué)教授周鵬向《中國電子報(bào)》記者表示，此次成果改變了工業(yè)界的傳統(tǒng)認(rèn)知，證明了新材料應(yīng)用在集成電路上的可行性，并在一些應(yīng)用場景上具備獨(dú)特優(yōu)勢。對于二維半導(dǎo)體而言，一定要找到它在應(yīng)用上全面超越現(xiàn)有技術(shù)的獨(dú)特的“點(diǎn)”，有了這個(gè)支撐之后，屬于二維半導(dǎo)體或者說二維電子學(xué)的時(shí)代才會真正來臨。在周鵬看來，這個(gè)“點(diǎn)”在最近三年里就有可能落地?！拔磥砣祟惏丫w管做成什么材料其實(shí)并不確定，不管是產(chǎn)業(yè)界還是學(xué)術(shù)界都應(yīng)該保留探索的空間。”

周鵬表示，當(dāng)前二維半導(dǎo)體微米級的工藝已能實(shí)現(xiàn)硅基納米級芯片的功耗水平，未來通過產(chǎn)業(yè)化制造將兼具更快速度和更低功耗的優(yōu)勢。此類二維芯片有望推動人工智能更廣泛的應(yīng)用，特別是在無人機(jī)、機(jī)器人等需要低功耗算力的移動端場景。在產(chǎn)業(yè)化方面，團(tuán)隊(duì)將著力推進(jìn)與現(xiàn)有硅基生產(chǎn)制造線的融合，推動二維半導(dǎo)體電子器件從實(shí)驗(yàn)室走向市場，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用。