二维半导体来了！首条国产化示范线启程 巨头布局下挑战仍存｜聚焦

《科创板日报》6月20日讯（记者 郭辉）二维半导体企业原集微科技（上海）有限公司（下称“原集微”）日前宣布连续完成数千万元种子及Pre-天使轮融资，由中科创星、复容投资孵化并连续投资，司南园科等机构共同出资。

据介绍，融资资金将用于原集微科技快速推进产业化。

就在不久前，原集微科技二维半导体工程化验证示范工艺线在上海启动，这也是首条全国产二维半导体集成电路工程化示范线。

得益于国内半导体产业链条及配套生态的日趋成熟、完善，二维半导体尽管是一项行业前沿性技术，但以原集微的项目为例，正快速从实验室技术突破到工艺线建设再到融资，奔向产业化跟商业化应用。同时，借由此次原集微二维半导体中试线启动，摆在二维半导体商业化畅想面前的众多工程化难点，有待逐个突破解决。

另外，对于现有硅基半导体产业链及工艺体系而言，二维半导体技术短期内不足以对其形成完全颠覆，据业内人士称，相反会在材料、设备、晶圆制造、先进封装等全产业环节当中催生更多市场需求。

复旦博导创业 原集微已推出二维半导体材料芯片

行业对二维半导体的定义是一种新型的材料及器件结构。

据复旦大学光电研究院院长褚君浩表示，当硅基芯片制程逼近2纳米时，已经达到三维体半导体材料的物理极限，而二维半导体（如二硫化钼、二硒化钨、铋氧硒）能够凭借晶圆级原子层厚度的“平面高速公路”结构，具有短沟道尺度下的天然强栅控能力，并能大幅简化工艺。这是由于每层材料都只有三个原子层厚度，在三维竖向上可以省去大量微纳加工流程。

原集微创始人包文中在二维半导体工程化验证示范工艺线启动仪式上表示，二维半导体是先进制程的最佳选择，由于二维材料具有原子级光滑的表面，将为芯片先进制程赋予了新的技术路径。因此未来或可降低对先进EUV的依赖。

据包文中介绍，复旦大学团队已经在二维集成电路领域取得了重要进展，并完成了从材料优化、工艺制造、器件建模、电路设计，再到流片和测试的全流程工艺积累。

而刚刚创立的原集微公司，与复旦大学完成了过千万的技术转化协议，后续将全力以赴进行工程化和以产品为导向的研发。

据了解，目前原集微成功推出首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极”，实现从材料、架构到流片的全链条自主研发。

按照规划，原集微计划在2026年底前在这条工程化验证工艺线上，实现和硅基材料的异质集成；到2029年，有望实现全球首款二维材料芯片的量产，用于低功耗边缘算力等场景。

台积电、英特尔等大厂盯上二维半导体

二维半导体不只是被复旦团队看好，事实上已经成为行业公认的创新技术路线，并在学术界、产业界被广泛研究。

全球半导体巨头如台积电、三星、英特尔等已将二维半导体列为3-5纳米节点后硅基替代方案，欧洲微电子中心（IMEC）更将其明确为1纳米及以下节点的重要材料体系。

在学界，北京大学、上海交通大学、南京大学等我国高校团队均在二维半导体材料器件方面的研究上有所进展。

在2023年，北京大学电子学院彭练矛院士、邱晨光研究员团队研发出弹道二维硒化铟（InSe）晶体管，这是当时世界上速度最快、能耗最低的二维半导体晶体管，其实际性能超过英特尔商用最先进的硅基晶体管。

同年，南京大学集成电路学院王欣然教授团队通过设计-工艺协同优化，开发出空气隔墙晶体管结构，大幅降低寄生电容，在国际上首次实现了GHz频率的二维半导体环形振荡器电路，并预测了二维半导体应用于1nm节点集成电路的潜力与技术路径。

一名国产半导体设备高管对二维半导体发展进程较为乐观，其表示，对比硅基半导体的发展，从人类发现硅材料的应用前景到做出第一个晶体管，再到做出第一个集成电路，前后用了将近100年，而二维半导体从2004年行业发现石墨烯为代表的材料，再到晶体管、芯片的制造，只花了13年。“二维半导体技术的发展不会是线性的，一定是加速发展的。”

商业化落地仍有难点 将催生产业链更多市场需求

不过，更多摆在二维半导体商业化畅想面前的，还有需要借由此次二维半导体中试线跨越的一道道难关。

半导体业内有“一代工艺、一代设备”的说法。有头部的半导体设备厂商负责人表示，总的来说，在后端的互联、接触、填充等环节上，大部分的硅基设备都可以直接复用，但在前道的工艺上用二维半导体代替硅基，就有很大的差别。因此之后一定会产生很多适用二维材料的新设备来支撑产业化发展，包括二维半导体材料的生产、掺杂、刻蚀制图等工艺。

据原集微团队的统计，二维半导体产线能够复用现有半导体设备的比例大约在70%，原集微已经根据二维半导体工艺需求，与设备商合作定制设计了一整套设备，并已完成设备调试。

在封装环节，以先进封装为例，也是推动二维半导体落地的关键技术之一。

由于二维半导体材料仅有“原子级厚度”，业内人士称，制造跟封装过程中保证产品完整性的同时实现性能稳定，将会是一个很大难点。其次，二维半导体材料与硅基材料在有效衔接的问题上，需要新的界面工艺，另外在散热管理和电气互联技术方面也都需要一系列创新。“此次原集微二维半导体工程化验证示范工艺线在对应一些解决工程化难点上，相信将会对行业发展有很大的帮助。”

另外，即使打通材料跟芯片生产的产业化流程，二维半导体最终落地也需更多杀手锏级的产品。

据介绍，二维半导体材料由于其自身的原子级超薄厚度和天然钝化的完美界面，与传统体硅和SOI等CMOS工艺相比，更适合DRAM/FLASH存储器以及超短沟道先进工艺，并用于存储、逻辑、算力领域。

有行业人士认为，二维半导体产业初期可能还是会面向芯片设计复杂度不高，但对能耗比需求较高、对价格不敏感的AIoT领域，如物联网、传感器、柔性电子等产品中，后续再向存算一体等架构的大算力芯片设计开发迁移。