硅基极限 二维破围
![]()
摩尔定律是半导体界的铁律,从1965年戈登·摩尔一笔带过,说晶体管数量每两年翻倍,搞得整个行业跟打了鸡血似的狂奔。起初真管用,硅基材料当家做主,从微米级缩到纳米级,英特尔、三星、台积电轮番上阵,节点一路从7纳米、5纳米往下冲。
手机电脑性能蹭蹭上涨,成本还降,生活里到处是它的影子。可好景不长,到了2020年代初,事儿就变味了。物理极限在那儿卡着,电子在这么小的空间里挤来挤去,漏电流、散热问题全冒头,3纳米以下搞一次研发得砸几百亿美金,良率低得让人直挠头。国际半导体联盟早几年就喊话,传统路子走不通,得换道子。
中国这边也没闲着,从2014年国家大基金一砸千亿进集成电路,高校企业全动起来。复旦大学这些地方的实验室,早就盯上二维半导体这块儿。二维材料这概念,国际上2010年左右就热起来了,石墨烯带头,导电牛得不行,但缺能隙,开关用不上。
后来二硫化钼MoS2这种过渡金属二硫化物冒尖儿,单层才0.7纳米厚,传电子效率高,还带能隙,正好补硅的腿短。国外试水早,IBM他们2017年搞出个115晶体管的简单电路,勉强转转,规模小得像玩具。
中国团队不一样,从2010年代中起步,复旦的周鹏和包文中联合组,专攻从材料长到器件全链条。硅基三维堆叠费劲,二维平面布局省事儿,散热好,功耗低,简直是为后摩尔时代量身定做。
![]()
无极问世 全球领先
2025年4月2日,Nature杂志一发文,复旦周鹏、包文中团队的成果炸锅了:全球首款基于二维半导体的32位RISC-V微处理器,叫无极,英文WUJI。集成5900个晶体管,一下把国际纪录从115拉到天上,规模翻51倍。
以前二维逻辑芯片小打小闹,现在上系统级,能跑基本运算,加减乘除稳稳的,功耗0.4毫瓦,体积6毫米见方,时钟1MHz。主力用MoS2,栅介质高K,接触金属钛优化,工艺全自主,从掩膜光刻到蚀刻一条龙。
![]()
为啥说极致集成?二维材料薄如纸,转移对接难,团队创新晶圆级生长,6英寸基板均匀,偏差不到2纳米。AI帮布线,寄生电容少,测试数据硬:迁移率高,阈值稳,开关速度纳秒级。
RISC-V开源免费,指令简化,控制逻辑少,塞5900管子正合适。国际上MIT研讨会投影数据,对比自家原型,差距明摆着。中国半导体春笋般冒头,华为海思、展锐跟进,二维成主流。
这芯片不是拍脑袋,五年迭代几十轮,从900反相器起步,逐步堆全。2020疫情远程,2022低温测试电流密度翻倍,2024流片中芯国际化学抛光平坦,封装点亮LED,指令准。无极意义大,突破二维电子学工程瓶颈,以前材料好用不起,现在上处理器,证明潜力。相比硅基,漏电少,密度高,1纳米以下不慌。
![]()
国际合作来,IMEC邀访交换掩膜,美国千管级还卡着。中国领跑,就跟高铁早年垄断,现在弯道超。内涵上,技术赢战略赢,积累换先机。无极起点,计算革命起步。
2025年10月,复旦又推2D闪存芯片,Nature子刊报道,皮秒级存储,刷新电荷速度。11月,2D工业芯片用于军事,高辐射下稳,战略用途广。全球二维商用2030落地,密度翻倍。
无极问世,验证可行,国产技术知识产权全自家。RISC-V架构帮大忙,开源简化,适合小规模。测试迁移率200 cm²/Vs,阈值波动0.1伏。良率高,量产没问题。相比IBM,无极跃升51倍,系统级首例。中国从追赶到领先,靠自主创新。二维路径,绕开EUV,微米工艺纳米功耗,待机1/5传统。1纳米范式新,后硅时代钥匙。
链条拉长 未来无限
![]()
无极一出,后续事多。2025年6月,原集微跟复旦签千万技术转化,首条国产二维示范线启程,工程化日程上。7月台式光刻成本降,良率稳。团队目标三五年兆量级,IP企业华为海思小米尝鲜,性能提15%。
产业链长,上游二硫化钼合成厂日产吨,下游封装分子层沉积兼容硅。工信部推后摩尔基金,300亿砸材料国产化。卡脖子翻篇,自主可控常态。
![]()
未来可期,无极2.0路上,加浮点单元,频率5MHz,嵌入Linux简化,穿戴续航长20%。汽车ADAS响应短,教育模拟上手,专利中国占六成。全球二维计划2030商用,密度翻倍,计算革命。IMEC合作,美国差距拉大。接地气,高铁垄断破,现在领跑。链条一扣一环,实验室到市场,复旦拉生态,半导体弯道利器。
![]()
这事儿不光技术,战略深意大。中国半导体不卷老路,二维新道,积累换领先。无极等成果,支撑电子计算新纪元。先发优势抓牢,产业链自给,国际合作中稳位。老百姓受益,手机省电,汽车智能,教育上手。创新不等不靠,实干出真章。未来无限,就看怎么走稳这步。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.