面对摩尔定律逼近物理极限的全球性挑战，具有单个原子层厚度的二维半导体是目前国际公认的破局关键，科学家们一直在探索如何将二维半导体材料应用于集成电路中。北京时间2025年4月2日晚23时，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、包文中联合团队在《自然》发表最新成果。团队经过五年技术攻关，成功研制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（WUJI）”。

据了解，该成果突破二维半导体电子学工程化瓶颈，首次实现5900个晶体管的集成度，是由复旦团队完成、具有自主知识产权的国产技术，使我国在新一代芯片材料研制中占据先发优势，为推动电子与计算技术进入新纪元提供有力支撑。

十多年来，科学家们已掌握晶圆级二维材料生长技术，并成功制造出只有数百个原子长度、若干个原子厚度的高性能基础器件。但另一道难题随之出现：如何将这些“原子级精密元件”组装成完整的集成电路系统呢？在复旦团队取得新突破之前，国际上最高的二维半导体数字电路集成度仅为115个晶体管，由奥地利维也纳工业大学团队在2017年实现。

“无极（WUJI）”通过自主创新的特色集成工艺，以及开源简化指令集计算架构（RISC-V），集成5900个晶体管，在国际上实现二维逻辑芯片最大规模验证纪录。在32位输入指令的控制下，“无极”可以实现最大为42亿的数据间的加减运算，最长可达10亿条精简指令集的程序编写。

下一步，团队想要完成器件从实验室到市场的转化，尽快使其在实际产品中发挥作用。据了解，在团队开发的二维半导体集成工艺中，70%左右的工序可直接沿用现有硅基产线成熟技术，而核心的二维特色工艺已构建包含20余项工艺发明专利，结合专用工艺设备的自主技术体系，为产业化落地铺平道路。

当前，国际上对二维半导体的研究仍在起步阶段，尚未实现大规模应用。“我们希望通过持续的技术创新和应用拓展，抢占这一领域的制高点。”复旦大学微电子学院教授周鹏如是说。

来源：复旦大学

文/广州日报新花城记者：周裕妩  通讯员：殷梦昊 丁超逸

广州日报新花城编辑：陈庆辉