一片薄得离谱的材料，厚0.65纳米，也就一层原子那么厚。在这种材料上做芯片，像在豆腐上雕花，稍一用力就烂。

可就在这块"豆腐"上，复旦团队刻出了5900个晶体管。这个数字之前是多少？115个——2017年奥地利维也纳工业大学团队创下的国际最高纪录，一放就是八年。一次抬高约50倍。

2025年4月2日，《自然》主刊登出这篇论文：全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器，名字叫"无极"。硅基被物理极限顶住的那堵墙，第一次有人从旁边凿开了一条缝。

硅基这条路，钱越烧越多，步子越迈越小

摩尔定律原本是句很朴素的话：同样一块芯片上，晶体管数量每隔一年半到两年翻一番。几十年里它像一条自动扶梯，厂商只要站上去，性能自己往上涨，单位成本自己往下掉。

现在扶梯明显慢了。晶体管翻倍的周期，已经从当年那个不算长的节奏，拖长到明显更久。

同样跨一代，等的时间多出快一倍。更扎心的是账本。有行业测算认为，先进制程设计成本一路大幅攀升，越往后投入越高，到3纳米这一档，光设计费就高达5.9亿美元。

请注意，这笔钱花完，一片晶圆都还没流出来。真要自己建一条3纳米产线，投入约150到200亿美元。说白了，一家公司还没见着成品，先得往桌上拍近6亿美元，赌这颗芯片将来卖得动。全世界有几家敢下这个注？

敢下的越来越少，先进制程于是一路收敛到少数几家手里，剩下的人只能排队买产能、看别人脸色排期。

钱还只是外面那道门槛，里面那道是物理。硅晶体管缩到原子尺度附近，电子就不讲规矩了：本该关着的沟道拦不住它，量子隧穿把电流漏出去，芯片一边算一边发烫，散热成了新的天花板。

想继续往下走，先进制程对高端设备依赖很强，门槛越来越高。而高端设备获取受限，也抬高了追赶难度。

对中国的芯片产业来说，这就是最憋屈的地方：硅基这条赛道，前面是越来越贵的入场券，旁边还站着人管着你能不能进场。

沿着同一条路苦追，追到最后可能只是把别人已经走完的路重走一遍，还得看人家给不给鞋穿。那还有别的路吗？有。二硫化钼这类二维半导体，厚度只有0.65纳米，也就一到三个原子层，天然带隙1.8电子伏特。

材料本身就薄到极限，短沟道漏电这个把硅基逼到墙角的老毛病，从源头上就换了个解法。

英特尔、三星、台积电、比利时的IMEC，都已经把二维半导体列进1纳米节点之后延续摩尔定律的核心技术方案。换材料这条路，国际巨头早就写在自己的路线图里，只是谁先把它从纸上变成一颗能跑指令的芯片，一直没有答案。

在豆腐上刻出5900个晶体管，靠的是什么

二维材料好在薄，难也难在薄。一层原子厚的东西，传统硅基产线上那些又冲又刻又高温的工序，随便一道就能把它整废。

所以过去八年，全世界在二维半导体上能做出来的最复杂电路，也就一百来个晶体管的规模——115个，够点亮一个演示，不够跑一条指令。

从115到5900，中间隔的不是想法，是一整套能重复、能成活的工艺。复旦团队的打法是两条腿：一条叫原子级界面精准调控，说人话就是把每一道会伤到材料的工序都调温柔，通过原子级界面精准调控降低工艺损伤。

另一条是把AI放进全流程，让算法去试工艺参数的组合。这支团队早在2021年就在《自然·通讯》上发过用机器学习优化工艺参数的论文，等于提前四年练的兵，这回派上了用场。结果是良率立住了。

团队做了900个反相器阵列，898个功能完好，反相器良率99.77%。芯片这行有句老话，实验室做出一个是运气，做出九百个里坏两个才叫工艺。良率立住，这颗芯片才从"演示品"变成"电路"。

"无极"跑起来是什么样？在1kHz时钟频率下，它能串行执行37种32位RISC-V指令，可支持大规模数据加减运算，可支持大量精简指令集程序编写。

1kHz这个频率，跟你手机里动辄几吉赫兹的处理器完全不在一个量级，但它证明的事情不同——一颗完整的32位处理器，第一次在原子层厚的材料上通了。功耗那一栏更值得看：待机功耗只有传统硅基芯片的五分之一。

在微米级的工艺尺寸下，功耗跟28纳米硅基芯片相当。微米对28纳米，中间差着上千倍的加工精度，功耗却打平。

往后工艺精度每往前走一步，这个优势还得往上翻。还有两个容易被忽略的选择。第一，架构用的是开源RISC-V的32位整型指令集。这一步等于不再向谁交架构授权的过路费——ARM、x86那套专利墙，从一开始就绕开了。

RISC-V国际基金会2025年会员规模突破4500家，正式进了全球标准体系，中国的出货量约占其中一半，这条生态不是孤木。第二，约70%的工序可以直接沿用现有硅基产线的成熟技术，剩下那部分核心二维特色工艺，团队申请了20余项发明专利。

这个七成有多重要？换成二维材料，中国不必从头再造一整套半导体工业——厂房、设备、人手、经验大部分能接着用，只在关键环节上换刀换手法。真要推倒重来，这条路今天就不用谈了。

川沙那条线点亮那天，2029被写进了时间表

论文发出来只是第一步。芯片这行最凶险的一段，是从实验室到车间那道坎——从实验室到中试，往往要跨过成本和工程化两道坎，实验室技术还要经过中试验证，才谈得上产业化。

多少漂亮的原型，就死在这一段。中国这回没让它悬着。2025年6月开工，从开工到设备进厂只用了100天。2026年1月6日，国内首条二维半导体工程化示范工艺线在上海浦东川沙点亮，占地约一千平方米，由复旦科技成果转化衍生出来的原集微科技建设运营，中试线初步投入近5亿元。

这条线要说清楚：它是示范线、中试线，不是量产线。它干的活，是把实验室里那套只有博士生才拿得稳的手艺，翻译成工业能听懂的语言——写成工艺文件、固化成设备参数、变成谁来操作都能重复的良率。

时间表也已经排上了。按规划，2026年6月正式通线。2026年9月做到等效硅基90纳米制程的小批量生产，产出兆比特级存储器和百万门级逻辑电路。2027年推等效28纳米。

2028年迈向等效5到3纳米。2029年到2030年，基于全国产装备实现等效1纳米方案。这是规划，不是已经发生的事，但把节点一格格钉在墙上，本身就是一种表态。同一支团队的另一条线也在往前跑。

2025年10月，他们在《自然》发表了"长缨（CY-01）"——一颗二维与硅基混合架构的闪存芯片，全片测试良率94.3%，是全球首颗这类芯片。它跟"无极"是两码事，一个管存储、一个是处理器，但指向同一件事：二维材料不是要把硅基掀翻，而是能跟硅基长在一起，长期共存、应用互补。

工业界最怕的"你得先把家拆了才能用我"，从一开始就不成立。那么"无极"眼下能干什么？团队自己讲得很清楚，它是概念验证原型，整体性能跟今天的商用芯片还有距离。

产业化的第一站，也不去跟先进制程正面碰——先做那些设计复杂度不高、但对能耗比要求很高、对价格不那么敏感的场景：物联网节点、传感器、柔性电子。

等硅基芯片在数据中心里卷算力的时候，这条新路先在边缘端把能效卷起来。赢的是这条新赛道的首发权。

全球第一颗基于二维半导体材料的32位RISC-V处理器出在中国的实验室，不是别人的。写进国际巨头路线图的那个方向，第一个把可跑指令的完整处理器做出来的是我们。至于摩尔定律，它没被谁终结，硅基也不会被赶下场——被撬开的是那扇一直只有一把钥匙的门，如今旁边多了一条能走的路。

当年那115个晶体管摆在那儿的时候，谁也说不准这条路走不走得通。现在那片0.65纳米的"豆腐"上刻着5900个，川沙的洁净室里，机器已经在为2029年那一格开始磨合。

参考资料：

基于二维半导体的RISC-V 32位微处理器.《自然》.2026-01-14

全国首条二维半导体工程化示范工艺线在沪点亮.科技日报.2026-01-14

复旦团队研制二维半导体芯片"无极.复旦大学官网/微电子学院

全球首款二维材料芯片预计2029年量产.上海市人民政府网站

半导体芯片全球进程与智造机遇.清华大学出版社