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今天我們要講一個(gè)振奮人心的科技突破！
就在幾天前 ， 復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的周鵬教授和包文中研究員團(tuán)隊(duì) ， 成功研發(fā)出全球首款基于二維半導(dǎo)體材料的32位RISC-V架構(gòu)微處理器——“無極”（WUJI） 。
團(tuán)隊(duì)合影 ， 左起分別為周鵬、敖明睿、周秀誠、包文中這項(xiàng)成果不僅登上了國際頂級(jí)期刊《自然》 ， 還一舉打破二維半導(dǎo)體芯片集成度的世界紀(jì)錄 ， 讓中國在芯片技術(shù)自主創(chuàng)新的賽道上邁出了關(guān)鍵一步！
從“豆腐雕花”到國際領(lǐng)先：二維半導(dǎo)體的逆襲之路說起芯片制造 ， 大家可能聽過“EUV光刻機(jī)”這個(gè)詞 ， 它是目前生產(chǎn)7納米、5納米甚至更先進(jìn)制程芯片的“神器” ， 但我國在這一領(lǐng)域長期面臨技術(shù)封鎖 。
然而 ， 復(fù)旦團(tuán)隊(duì)這次直接繞開了傳統(tǒng)硅基芯片的技術(shù)路線 ， 選擇了一條全新的賽道——二維半導(dǎo)體材料 。
二維半導(dǎo)體有多特別？舉個(gè)例子 ， 傳統(tǒng)硅材料像一塊大理石 ， 加工時(shí)可以大刀闊斧；而二維材料（例如二硫化鉬MoS?）薄如蟬翼 ， 厚度僅幾個(gè)原子層 ， 加工難度堪比“在豆腐上雕花” ， 稍有不慎就會(huì)破壞結(jié)構(gòu) 。
但正是這種材料的超薄特性 ， 讓它具備低功耗、高電子遷移率等優(yōu)勢(shì) ， 被國際公認(rèn)為“晶體管的最終形態(tài)” 。
過去十年 ， 國際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界在二維半導(dǎo)體領(lǐng)域投入巨大 ， 但集成度始終卡在數(shù)百晶體管量級(jí) ， 連基礎(chǔ)功能芯片都造不出來 。
而復(fù)旦團(tuán)隊(duì)這次直接集成了5900個(gè)晶體管 ， 將紀(jì)錄一口氣提高了51倍！
更厲害的是 ， 這顆名為“無極”的芯片 ， 在32位指令控制下 ， 能處理高達(dá)42億次數(shù)據(jù)運(yùn)算 ， 支持GB級(jí)存儲(chǔ)和10億條指令編程 ， 性能直逼傳統(tǒng)硅基芯片 。
“微米級(jí)工藝 ， 納米級(jí)功耗”：中國技術(shù)的反差式突破說到這兒 ， 可能有人會(huì)問：不用EUV光刻機(jī) ， 工藝水平是不是落后了？
答案恰恰相反！傳統(tǒng)硅基芯片為了追求更小的納米制程 ， 不得不依賴EUV光刻機(jī) ， 但“無極”采用的微米級(jí)工藝 ， 功耗卻與28納米硅基芯片相當(dāng) ， 待機(jī)功耗更是只有傳統(tǒng)芯片的五分之一 。
這味著 ， 它在物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等需要低功耗的場景中優(yōu)勢(shì)盡顯 ， 甚至未來搭配更先進(jìn)設(shè)備 ， 功耗還能進(jìn)一步降低 。
更令人振奮的是 ， 團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了從材料
比如他們?cè)?2英寸晶圓上實(shí)現(xiàn)了二硫化鉬的均勻生長 ， 攻克了二維半導(dǎo)體與電極、柵介質(zhì)等組件的耦合難題；還開發(fā)了AI驅(qū)動(dòng)的工藝優(yōu)化技術(shù) ， 通過“原子級(jí)界面調(diào)控+全流程算法優(yōu)化” ， 把實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的潛力發(fā)揮到極致 。
用包文中研究員的話說：“我們70%的工藝沿用現(xiàn)有硅基產(chǎn)線技術(shù) ， 剩下30%的核心環(huán)節(jié)全是自主研發(fā) ， 包含20多項(xiàng)專利！”
從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化：中國芯片的“換道超車”對(duì)比海外技術(shù)路線 ， 歐美企業(yè)近年來也在探索二維半導(dǎo)體 ， 但大多停留在論文和單個(gè)器件層面 。
而復(fù)旦團(tuán)隊(duì)直接做出了可運(yùn)行的處理器原型 ， 驗(yàn)證了規(guī)?；娐返目尚行?。 這種“一步到位”的研發(fā)思路 ， 讓國際同行直呼“不可思議” 。
當(dāng)然“無極”目前仍是概念驗(yàn)證產(chǎn)品 ， 性能與商用芯片尚有差距 ， 但它的意義在于證明：二維半導(dǎo)體不僅能做芯片 ， 還能走出一條不依賴EUV光刻機(jī)的中國路徑！
團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃推動(dòng)核心工藝與現(xiàn)有硅基產(chǎn)線結(jié)合 ， 加速產(chǎn)業(yè)化落地 ， 正如周鵬教授所說：“地鐵和公交可以共存 ， 二維芯片將與硅基芯片互補(bǔ) ， 開辟低功耗智能設(shè)備的新天地！”
回望這項(xiàng)成果 ， 從2015年包文中研究員扎根二維半導(dǎo)體研究 ， 到2021年博士生敖明睿、周秀誠接過接力棒 ， 再到如今登頂《自然》 ， 復(fù)旦團(tuán)隊(duì)用了整整十年 。
這十年間 ， 他們用自主設(shè)計(jì)的設(shè)備、開源的RISC-V架構(gòu) ， 以及AI賦能的工藝優(yōu)化 ， 硬是在“無人區(qū)”闖出了一條路 。
當(dāng)海外還在為EUV光刻機(jī)的技術(shù)壁壘爭論不休時(shí) ， 中國科學(xué)家已經(jīng)用顛覆性創(chuàng)新給出了答案：芯片的未來 ， 不止一種可能！
【不需要依賴EUV光刻機(jī)，復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)突破芯片研制極限！】你們覺得中國能否繞開EUV光刻機(jī)的束縛呢？對(duì)此你們是怎么看的呢？
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