新突破!华为强强联手南京大学,造出全球首款二维并行处理器

一块比纸还薄的芯片,能不能撑起未来几十年的算力?这个问题,过去十年里一直挂在全世界半导体实验室的墙上。

如今,南京大学集成电路学院和华为海思的研究人员给出了一个答案——他们联手做出的"梦启-1000"(Magic-1000),是世界上第一颗基于二硫化钼的多位并行微处理器,相关论文已于2026年5月刊登在《自然·电子学》上。

原来,摩尔定律这条规律不是物理课本上的公式,更像是行业里一个心照不宣的约定。

1965年,戈登·摩尔随手记下一句话:芯片上的晶体管数量,差不多每两年翻一倍。就这么一句话,半导体业界跟着跑了六十年,从笨重的台式机一路追到口袋里的智能手机。

只是这条跑道,眼下快到头了。硅原子的直径大约是0.2纳米,而当今最顶尖的工艺已经做到了2纳米这个水平。

再往下挤,留给工程师的空间只剩几个原子。可问题是,晶体管尺寸缩小至2纳米以下时,容易导致硅器件无法稳定工作。

电子开始不听话,会"穿墙"漏电,芯片要么发烫,要么算错。硅走不下去了,那接下来用什么?这正是全球材料学家这些年在拼命找答案的事情。

被寄予厚望的候选名单里,二硫化钼一直排在前列。它属于一类叫"二维材料"的家伙,单层厚度只有0.65纳米左右,几个原子摞在一起就是它的全部。

别看薄得离谱,电子在里面跑起来却比硅更稳,漏电的毛病也轻得多。听上去很美好。可"实验室里能做"和"芯片上能用",根本是两码事。

放在一年前,国内外几支团队也曾拿出过二维材料芯片。复旦大学周鹏、包文中团队研制的"无极"处理器登上《自然》杂志,这是全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器,集成了5900个晶体管。

麻省理工那边也搞过类似的小玩意。只不过这些芯片都有同一个软肋——只会一位一位地处理数据,排成一队挨个干活。

说它能算,确实能算,但跟实际能用的处理器比,还差着一截。南大和华为这回,把这个短板补上了。

"梦启-1000"是一颗真正能"并行"干活的芯片。它一共塞下了1433个晶体管,靠四层金属布线连在一起,集成密度达到每平方毫米约9336个晶体管。

它能在1千赫兹的节奏下,同时处理多位数据,还能把中间结果存进片上寄存器里。说得直白点:以前的二维芯片像一个窗口办业务,排长队;这一颗是同时开好几个窗口,一起办。

这就是"并行"和"串行"的区别,也是它被称作"全球首款"的原因。光看技术指标其实还不够,这事真正有意思的地方,在它怎么做出来的。

南大那边,负责把二硫化钼"种"出来,再把晶体管和芯片版图设计出来;华为这边,拿出了工业线上0.5微米级别的衬底工艺。论文里写得很清楚,这台二硫化钼计算机融合了0.5微米的工业制造工艺与后段集成的学院实验室工艺。

一家高校加一家公司,把材料、器件、电路一直到布线整套链条全部打通——这种深度合作,在国内半导体圈里其实不多见。南京大学集成电路学院教授石毅在接受采访时给出了自己的判断。

他认为,这项成果说明中国不仅在二维半导体的基础研究上处于世界前列,也正通过与产业界的合作,探索规模化量产的路径。这句话听上去平淡,背后却另有玄机。

这几年外部对中国先进制程的限制,重点卡在哪里?卡在EUV光刻机这种"印刷设备",卡在传统硅基制造的整条工艺链。

极紫外光刻技术在5纳米节点已面临分辨率极限,那套体系本身也在逼近自己的天花板。而二维半导体走的根本不是这条路。

它靠的是化学气相沉积、分子束外延、范德华集成这类工艺,跟在硅片上死磕极紫外光刻不是同一套打法。换个角度看,原本卡在硅基制程上的那把锁,到了这条赛道上,未必还能锁得住门。

当然,事情远没到值得敲锣打鼓的程度。1千赫兹是个什么概念?

今天家里电脑的处理器,跑到三四吉赫兹是家常便饭,两者之间差了大约一百万倍。"梦启-1000"能干的活,眼下也就是寄存器里存几个数、做几位数的加减法。

要真正走进手机、电脑里去,它至少还得过三道坎:晶圆上每一片做得一样均匀、良品率压得住、用上几年还得稳定。每一道都不是短时间能磕下来的。

但回头看摩尔定律刚被写下来那会儿,谁又能料到它能撑过六十年呢。新东西刚冒头的时候,跑得快不快不是关键,关键是它有没有把路趟出来。

这款微处理器突破了硅尺寸的极限,提升了集成密度,缩短了数据延迟,标志着二维半导体的全球首次。复旦的"无极"先证明了二维芯片能跑起来,南大和华为的"梦启-1000"又证明了它能并行干活——一步一步,节奏不慢。

硅快走到尽头,但路并没有断。那堵墙后头,确实有人在挖通道。

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更新时间:2026-06-01

标签:科技   南京大学   华为   处理器   全球   芯片   晶体管   半导体   纳米   光刻   微处理器   工艺   无极

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