據(jù)復(fù)旦大學(xué)消息，復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周鵬、包文中聯(lián)合團(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）”。這一成果于北京時(shí)間4月2日以《基于二維半導(dǎo)體的RISC-V 32比特微處理器》為題發(fā)表于《自然》（Nature）期刊。
圖源：復(fù)旦大學(xué)
這項(xiàng)研究突破了二維半導(dǎo)體電子學(xué)的工程化瓶頸，首次實(shí)現(xiàn)5900個(gè)晶體管的集成度，標(biāo)志著我國在新一代芯片材料領(lǐng)域取得先發(fā)優(yōu)勢。據(jù)復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授周鵬介紹，二維材料（如二硫化鉬MoS2）與傳統(tǒng)硅晶圓不同，需通過化學(xué)氣相沉積（CVD）法生長，存在材料缺陷和不均勻性問題。然而，團(tuán)隊(duì)通過自主創(chuàng)新工藝，使反相器良率達(dá)到99.77%，并實(shí)現(xiàn)單級高增益和關(guān)態(tài)超低漏電性能。
在此之前，國際上二維半導(dǎo)體數(shù)字電路的最高集成度僅為115個(gè)晶體管，由奧地利維也納工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)于2017年實(shí)現(xiàn)。復(fù)旦團(tuán)隊(duì)經(jīng)過五年攻關(guān)，成功將芯片從陣列級或單管級提升至系統(tǒng)級集成，顯著推動(dòng)了該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。
據(jù)論文共同第一作者、微電子學(xué)院直博生敖明睿介紹，團(tuán)隊(duì)制造了900個(gè)反向器陣列，每個(gè)陣列包含30×30個(gè)反向器。測試結(jié)果顯示，898個(gè)反向器邏輯功能完好，性能指標(biāo)領(lǐng)先同類研究。此外，該芯片采用開源簡化指令集計(jì)算架構(gòu)（RISC-V），由微電子學(xué)院研究員韓軍負(fù)責(zé)架構(gòu)設(shè)計(jì)。韓軍表示，RISC-V架構(gòu)具有全球技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兼容性，可自主構(gòu)建用戶生態(tài)，避免受制于國外廠商的專利限制。
在工藝方面，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的二維半導(dǎo)體集成工藝中，70%左右的工序可直接沿用現(xiàn)有硅基產(chǎn)線成熟技術(shù)，同時(shí)構(gòu)建了包含20余項(xiàng)工藝發(fā)明專利的自主技術(shù)體系，為產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。未來，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步提升芯片集成度，探索物聯(lián)網(wǎng)、邊緣算力、AI推理等前沿計(jì)算場景的應(yīng)用潛力。周鵬指出，二維半導(dǎo)體芯片在實(shí)時(shí)信號處理領(lǐng)域具有廣闊前景。

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