硅基材料遇極限，摩爾定律難續(xù)航

芯片行業(yè)這些年一直靠著老規(guī)矩往前走，晶體管越擠越密，性能跟著往上提?？晒璨牧献龅絻杉{米附近，物理空間已經(jīng)滿得不行，電子漏電散熱這些毛病就冒出來了。全世界都在琢磨新辦法，二維半導體因為只有幾個原子那么薄，就成了大家公認能繞開這些坎兒的路子。這種材料平鋪開來，厚度極小，卻能保持不錯的電子特性，說白了就是在更小的尺度上還能穩(wěn)穩(wěn)干活兒。

以前國外團隊也試過用這類材料搭電路，不過集成度卡在百來個晶體管上頭，很多時候東西做出來還跑不穩(wěn)當。工藝精度跟不上，材料缺陷一堆，良率低得讓人撓頭。那時候研究人員就得一遍遍調(diào)參數(shù)，測試電流電壓數(shù)據(jù)，慢慢找問題根源。中國這邊復旦團隊盯上這個方向后，扎扎實實干了五年，從材料生長起步，一步步把工藝摳細。

他們用化學氣相沉積法在晶圓上長二硫化鉬，確保每一層都均勻平整。接著低能量等離子體處理表面，避免高能粒子把薄層材料碰壞。整個集成過程環(huán)環(huán)相扣，前一步出點小差，后一步就跟著受影響，所以他們靠積累的大量數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能算法優(yōu)化參數(shù)窗口，把協(xié)同良率控制住。結(jié)果證明，二維材料不是只能做簡單器件，完全能往系統(tǒng)級集成走。

集成規(guī)模破紀錄，系統(tǒng)驗證首登場

2025年4月2日，成果正式在國際頂刊上發(fā)表，全球首款基于二維半導體的三十二位RISC-V架構(gòu)微處理器問世，取名無極。它集成了五千九百個晶體管，一下子就把國際上之前的最高紀錄拉高五十多倍。這芯片用的是微米級工藝，卻在功耗上跟納米級硅基芯片差不多水平，單級增益高，關(guān)態(tài)漏電極低，性能達到同期最優(yōu)。

芯片能串行執(zhí)行三十七種三十二位指令，在一千赫茲時鐘頻率下穩(wěn)定運行。最大支持四十二億次數(shù)據(jù)加減運算，還能處理十億條程序，存儲訪問和控制邏輯都經(jīng)過嚴格驗證。團隊設(shè)計了二十五種邏輯標準單元庫，把整個系統(tǒng)搭得完整。測試下來整體良率接近百分之九十九點八，芯片級良率也高達百分之九十九點八，說明工藝已經(jīng)相當成熟。

這事兒的關(guān)鍵在于，他們沒走完全顛覆老路的路子，而是讓百分之七十的工序直接兼容現(xiàn)有硅基產(chǎn)線，只在核心二維特色環(huán)節(jié)用自主設(shè)備和專利技術(shù)。二十多項工藝發(fā)明專利護航，原子級界面調(diào)控加上全流程算法優(yōu)化，把材料接觸柵介質(zhì)后道工藝精確耦合起來。RISC-V開源架構(gòu)也幫了大忙，整個芯片自主可控，不依賴外部尖端光刻機。

示范工藝線點亮，工程轉(zhuǎn)化再提速

成果出來沒多久，同年十月團隊又推出二維半導體跟硅基混合架構(gòu)的閃存芯片。這回把超快存儲器件跟成熟CMOS工藝融合起來，實現(xiàn)了全球首顆這類高復雜度指令驅(qū)動芯片。集成良率達到百分之九十四點三，支持八位指令加三十二位并行處理，速度上比傳統(tǒng)閃存有明顯提升，工程化又往前邁了一大步。

到了2026年1月6日，國內(nèi)首條二維半導體工程化示范工藝線在上海浦東正式點亮。由復旦孵化企業(yè)主導建設(shè)，這條線把實驗室技術(shù)往產(chǎn)業(yè)端推，計劃六月通線，九月就能小批量產(chǎn)出兆字節(jié)級存儲器和百萬門級電路。核心工藝實現(xiàn)規(guī)?；瘡椭?，標志著從驗證原型到實際應用的轉(zhuǎn)化有了實打?qū)嵉钠脚_。

中國科學家用實打?qū)嵉呐?，把二維半導體從實驗室單管器件推到系統(tǒng)級微處理器，再到混合集成和工程示范。技術(shù)路線跟硅基長期互補，在低功耗場景里優(yōu)勢突出，為芯片產(chǎn)業(yè)開辟了新路徑。自主知識產(chǎn)權(quán)打底，外部壓力再大也擋不住創(chuàng)新腳步，該有的技術(shù)一步步都拿下來了。

這芯片不光是數(shù)字上的突破，更是在材料和工藝上實實在在的自主創(chuàng)新。摩爾定律碰墻后，新材料接力上陣，中國團隊搶先驗證了可行性。后續(xù)工藝線運行起來，集成度還會繼續(xù)往上提，應用場景也會越來越廣?？萍及l(fā)展就是這樣，一點一滴積累，成果經(jīng)得起檢驗，大家伙兒看在眼里也更有底氣。

芯片這東西關(guān)系國計民生，無極的出現(xiàn)讓咱們在后摩爾時代多了一條靠譜的路。混合閃存和示范線的推進，說明全鏈條自主研發(fā)已經(jīng)走通。站在現(xiàn)在這個節(jié)點上，回頭看五年攻關(guān)，值了。技術(shù)自立自強不是空話，是實驗室里調(diào)參數(shù)、產(chǎn)線上點亮設(shè)備，一步一個腳印干出來的。

大家平時用手機電腦，可能沒想過里面晶體管有多擠。可現(xiàn)在二維材料把原子層厚度利用起來，功耗低了，性能還能跟上，等于給電子設(shè)備續(xù)了命。RISC-V架構(gòu)的靈活性也讓設(shè)計更自由，不用被老架構(gòu)綁住手腳。

從材料生長到系統(tǒng)驗證，再到產(chǎn)業(yè)示范，整個鏈條閉環(huán)了。這不只是一個芯片的故事，更是半導體技術(shù)迭代的縮影。硅基有硅基的強項，二維有二維的特色，兩邊互補著來，產(chǎn)業(yè)才會走得更遠。無極芯片的意義，就在于它證明了新路線走得通，而且走得穩(wěn)。