今年年初,上海浦东的一家半导体洁净室传出重大消息。复旦大学研发的“无极”二维半导体芯片正式问世,这是全球首个成功运行的二维材料32位处理器,意味着中国在半导体技术上迈出了重要一步。这项创新技术有效突破了传统硅基芯片的局限,为本土芯片产业开辟了新的发展方向。
传统的硅基芯片已经遇到了物理极限和成本上的双重挑战。在持续缩小制程的过程中,晶体管的漏电问题严重,导致芯片发热难控,性能提升变得异常困难。开发先进芯片和建厂的成本极其高昂,3纳米芯片设计费用达到数亿美元,而高端产线的建设费则高达数十亿美元。与此同时,国际企业依然在高端光刻设备和芯片架构专利领域占据主导,国内硅基芯片的发展面临着不小的压力。
与之不同,新研发的二维芯片采用仅有0.65纳米厚度的二硫化钼材料,其整体厚度仅为两三层原子堆叠,根本上解决了硅基芯片的漏电问题。此前,全球的二维半导体电路只能实现115个晶体管的搭建,而我国科研团队将数字提升至5900个,创造了新的世界纪录。这款“无极”芯片能稳定执行37种指令,适用于多种基础运算任务。其功耗表现尤为出色,待机功耗不到传统硅基芯片的五分之一,微米级的技术甚至能与28纳米硅基芯片的能耗水平相当。 龙8头号玩家
通过AI算法优化生产参数以及原子级精度加工,该芯片的生产良率已高达99.77%。这些稳定的良品数据标志着这项技术成功走出实验室,具备了工业化生产的条件。该芯片基于免费开源的RISC-V架构,避免了国外x86和ARM架构的专利限制。约70%的生产工序可以使用现有的硅基芯片生产设备,这大大降低了产业化成本。
研发团队已制定了明确的技术升级计划,预计今年将实现等效90纳米制程的小批量生产,未来几年内不断迭代升级,力争在2030年前推出全国产化的等效1纳米芯片技术。同时,研发的二维硅基混合闪存芯片也达到了高良率量产测试,能够与传统硅基芯片结合,满足物联网、智能传感和柔性电子等新兴领域的需求。
中国芯片行业正逐步摆脱单一追赶的模式,在这一新兴领域中占据了全球首发的明显优势。 龙8头号玩家