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编辑|Z.Y

一款全新的芯片正式亮相，它不仅是全球首款基于二维半导体材料的32位处理器，更直接打破了困扰行业多年的摩尔定律物理极限，让相关领域的科研者都为之震动。

这款芯片的诞生，背后是一支团队五年的默默攻关，更是一次从材料到架构的全链条突破，它的出现，到底意味着什么？

破瓶颈

长期以来，全球半导体行业都在跟着摩尔定律往前走，简单说就是芯片上的晶体管数量每两年翻一番，性能也随之提升。

但随着技术不断推进，传统硅基芯片遇到了绕不开的难题——当晶体管尺寸缩小到5纳米以下，就会出现漏电、散热困难等问题，再想提升集成度，几乎难如登天。

为了突破这个瓶颈，全球科研机构都把目光投向了二维半导体材料。这种材料只有单个原子层厚度，天生具备无悬挂键的表面，能让载流子在平面内无损输运，是公认的后摩尔时代破局关键。

但难题在于，把这种原子级厚度的材料组装成完整的集成电路，难度极大。

在此之前，国际上最高的二维半导体数字电路集成度，只有115个晶体管，是奥地利维也纳工业大学团队在2017年实现的，且无法实现稳定的系统级运行。

如何将原子级精密元件组装成完整的集成电路系统，受制于工艺精度与规模匀性的协同良率控制，这成为全球科研界的共同难题。

直到复旦团队的成果问世，这个僵局才被打破。

由集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、包文中联合团队研制的“无极”芯片，成功集成了5900个晶体管，是此前国际最高纪录的51倍，首次将二维半导体从实验室的单管级、阵列级，推向了系统级集成，完成了里程碑式的突破。

攻难关

“无极”芯片的研制，远比想象中艰难。二维半导体材料的特性，决定了它的制造过程不能沿用传统硅基芯片的工艺。

传统硅基芯片制造好比在石头上雕刻，而二维芯片就像是在豆腐上雕花，必须用更温和、更精细的工艺，稍有不慎就会损坏超薄的材料。

团队首先要解决的，就是二维材料的生长难题。二维材料无法像硅晶圆那样通过直拉法生长出高质量的大尺寸单晶，只能通过化学气相沉积法生长，这就容易导致材料本身出现缺陷和不均匀性，直接影响芯片质量。

为了攻克这个问题，团队创新采用了“原子级界面精准调控+全流程AI算法优化”的双引擎模式。他们收集了大量工艺参数数据，让AI模型筛选最优的工艺配方，把原本需要大量试错的研发过程，效率提升了数十倍。

这种方式不仅解决了材料生长的均匀性问题，还让芯片核心部件反相器的良率达到了99.77%，具备单级高增益和关态超低漏电的优异性能。

在工艺选择上，团队采用柔性等离子处理等低能量工艺，避免高能粒子对二维半导体表面造成损害，充分发挥出材料的优势。

同时，他们还兼顾了产业化的可行性，芯片集成工艺中，70%左右的工序可以直接沿用现有硅基产线的成熟技术，剩下的核心特色工艺，也已积累了20余项发明专利，为后续落地铺平了道路。

芯片架构上，团队选择了开源的RISC-V架构，这种架构无需依赖封闭架构，对接全球技术标准的同时，还能自主构建用户生态，避免了受制于国外厂商的架构和IP专利。

经过测试，“无极”芯片在1kHz时钟频率下，能串行实现37种32位RISC-V指令，满足32位RISC-V整型指令集要求，不仅能进行简单逻辑运算，还能执行复杂的指令集。

看价值

很多人可能会问，这款芯片到底有什么实际价值？它的突破，绝不仅仅是一项科研成果那么简单，更为全球半导体行业提供了一条全新的发展路径。

从性能来看，“无极”芯片虽然目前采用的是微米级工艺，但功耗已经与纳米级硅基芯片相当，未来如果接入更好的光刻设备，功耗还能进一步降低。

这意味着它在低功耗场景中有着天然优势，比如物联网设备、边缘算力、AI推理，以及无人机、可穿戴设备等需要长期续航的产品，都能发挥其特长。

这款芯片的全链条自主研发，让相关领域在二维半导体赛道上占据了先发优势。

目前，英特尔、三星、台积电等国际半导体巨头，都已将二维半导体列为1纳米节点后的核心技术方向，而复旦团队的突破，让我们在这一领域实现了与国际同行并驾齐驱，甚至在部分性能上实现领先。

值得一提的是，这项成果并不是停留在实验室的理论层面。2025年2月，包文中创办了相关科技企业，推进科技成果转化。

2026年1月，国内首条二维半导体工程化示范工艺线在上海浦东正式点亮，首批验证产品顺利推出，标志着这项技术已经具备从科研走向规模化制造的基础条件。

不过客观来说，“无极”芯片目前还处于概念验证原型阶段，整体性能与商用芯片还有差距，暂时不具备市场优势。

团队下一步的计划，是进一步提高芯片集成度，搭建稳定的工艺平台，为后续开发具体应用产品打下基础。

谈意义

回顾全球半导体行业的发展，每一次材料和技术的突破，都会带来行业的洗牌。

摩尔定律的逼近，让整个行业陷入了“无路可走”的困境，而二维半导体的出现，以及“无极”芯片的诞生，无疑为行业打开了一扇新的大门。

这项突破的意义，不在于一蹴而就实现芯片行业的全面超越，而在于它打破了技术垄断的可能，走出了一条自主创新的道路。

它证明了在新兴半导体材料领域，我们有能力实现从材料生长到芯片集成的全链条突破，有能力在全球竞争中抢占制高点。

在全球半导体领域竞争日益激烈的背景下，每一项核心技术的突破，都值得我们重视。

“无极”芯片的诞生，是无数科研工作者默默坚守、潜心攻关的结果，它不仅改写了二维半导体的发展格局，更为后续相关技术的研发和产业化，奠定了坚实的基础。

未来，随着二维半导体技术的不断成熟，它或许会与硅基芯片形成长期共存、应用互补的局面，在更多前沿领域发挥作用。

而这次突破，只是一个开始，后续还会有更多的技术难题需要攻克，更多的创新成果等待出现。