当前全球芯片产业面临摩尔定律逼近物理极限的挑战。
传统硅基工艺在纳米级制程上的成本急剧上升,而先进光刻设备的获取受限,成为制约我国芯片自主发展的关键瓶颈。
在此背景下,二维半导体材料因其独特的物理特性和制造潜力,逐渐成为学术界和产业界探索的新方向。
复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室团队经过多年研究积累,在二维半导体领域取得重要突破。
2025年4月,由周鹏、包文中联合领导的研究团队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"。
该芯片的核心创新在于完全摆脱对先进EUV光刻机的依赖,采用相对成熟的工艺流程即可实现制造,相关成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》。
为将科研成果转化为产业能力,包文中团队于2025年2月创办原集微科技,专注于超越摩尔与非硅基异质集成技术领域。
日前启动的工程化示范工艺线是国内首条专门针对二维半导体的产业化制造平台,标志着该技术从实验室阶段向工程应用阶段迈进。
根据规划,示范线将于今年6月正式通线,随后按照既定路线图推进工艺升级。
从技术指标看,该项目的发展路径具有明确的阶段性目标。
今年内实现等效硅基90纳米CMOS制程,2027年达到28纳米工艺水平,2028年突破5纳米甚至3纳米工艺,最终在2029年至2030年实现与国际先进制程的同步。
这一时间表虽然相对较长,但充分考虑了技术验证、工艺优化和产能爬坡的实际需求。
二维半导体相比传统硅基芯片具有多方面优势。
其制造工艺与现有硅半导体产业链高度兼容,可以充分利用已有的产业基础和人才储备。
更为重要的是,二维材料的物理特性使其在相同工艺节点下能够实现更低的功耗表现。
研究团队已用微米级工艺实现了硅基纳米级芯片的功耗水平,这意味着一旦进入产业化阶段,二维芯片将具备速度更快、功耗更低的竞争优势。
这一优势对当前蓬勃发展的人工智能应用具有重要意义。
特别是在移动端和边缘计算场景中,低功耗高效能的芯片需求日益迫切。
无人机、机器人、可穿戴设备等新兴应用领域对芯片的功耗指标提出了严苛要求。
二维半导体芯片的超低功耗特性恰好能够满足这些应用的核心需求,有望在AI时代的产业竞争中占据重要地位。
从产业发展的角度看,二维半导体技术的突破具有战略意义。
它为我国芯片产业提供了一条相对独立的技术路线,不必完全依赖传统硅基工艺的升级迭代。
这种技术多元化有利于降低产业风险,增强自主可控能力。
同时,该技术的成熟也将为我国在高端芯片领域实现弯道超车创造条件。
需要指出的是,从实验室成果到大规模产业化应用仍需克服诸多挑战。
工艺稳定性、良率提升、成本控制等问题都需要在实践中逐步解决。
示范工艺线的建设和运营将是检验技术可行性和产业化潜力的关键环节。
从点亮到通线,再到可复制、可规模化的制造能力,决定了一项前沿技术能否真正进入产业主赛道。
二维半导体工程化示范工艺线在上海的落地,既是我国在探索新材料新器件路径上的阶段性成果,也是一场面向未来的长期竞赛。
唯有坚持以应用牵引为导向、以工程化验证为支撑、以生态协同为保障,才能把技术潜力转化为产业实力,在新一轮全球科技竞争中赢得更可持续的主动权。