在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的浩瀚星空中，硅基芯片作為第一代明星產(chǎn)品，至今仍牢牢占據(jù)著主流地位。無論是CPU、GPU，還是近年來興起的NPU，它們的身影無處不在，皆以硅為基。
然而，隨著工藝技術(shù)的不斷精進(jìn)，硅基芯片正逐步逼近物理學(xué)的極限。從3納米到即將邁入的2納米時代，每一步都充滿了挑戰(zhàn)。這些微小的尺度，不僅帶來了前所未有的性能提升，也讓硅基芯片的固有缺陷日益凸顯，如漏極誘導(dǎo)的勢壘降低、界面散射導(dǎo)致的遷移率下降等。
面對這一困境，科學(xué)界并未停下探索的腳步。碳基芯片、光電芯片、量子芯片等新型半導(dǎo)體材料的研究如火如荼，它們被視為硅基芯片的潛在繼任者。而在這些新興技術(shù)之外，還有一種更為獨(dú)特的解決方案——二維半導(dǎo)體。
二維半導(dǎo)體，顧名思義，其厚度僅為單個原子層，如同一幅精致的二維畫卷，與多層堆疊的硅基芯片形成鮮明對比。這種材料的研究已有十多年的歷程，早在2017年，奧地利維也納工業(yè)大學(xué)便成功研制出了包含115個晶體管的二維半導(dǎo)體芯片。
近日，中國復(fù)旦大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在二維半導(dǎo)體領(lǐng)域取得了重大突破。他們歷經(jīng)五年艱辛，利用二硫化鉬（MoS2）這一二維半導(dǎo)體材料，成功研制出了全球首顆擁有5900個晶體管、基于RISC-V開源架構(gòu)的32位芯片——“無極（WUJI）”。這款芯片不僅刷新了二維邏輯芯片的最大規(guī)模驗(yàn)證紀(jì)錄，更標(biāo)志著中國在自主可控芯片技術(shù)上的又一里程碑。
與奧地利團(tuán)隊(duì)早期的實(shí)驗(yàn)室級單管芯片不同，“無極”芯片是一款可實(shí)際應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、AI推理等前沿領(lǐng)域的系統(tǒng)級集成芯片。它的誕生，不僅展現(xiàn)了中國在二維半導(dǎo)體技術(shù)上的深厚積累，更為中國芯片產(chǎn)業(yè)在全球競爭中開辟了新的戰(zhàn)場。
研發(fā)過程中，復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。相較于硅基芯片在堅(jiān)硬基底上的精雕細(xì)琢，二維芯片的制作更像是在柔軟的豆腐上雕刻精美的花紋。為了克服這一難題，研究團(tuán)隊(duì)引入了人工智能技術(shù)，通過AI篩選最優(yōu)工藝參數(shù)、精準(zhǔn)調(diào)控生產(chǎn)過程、優(yōu)化全流程算法，最終實(shí)現(xiàn)了這一技術(shù)壯舉。
在當(dāng)前國際形勢下，中國芯片產(chǎn)業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。以美國為首的西方國家不斷加碼對中國芯片產(chǎn)業(yè)的打壓，試圖遏制中國在這一領(lǐng)域的崛起。然而，復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)的成功，無疑為中國芯片產(chǎn)業(yè)注入了一劑強(qiáng)心針。自主可控的二維芯片技術(shù)，不僅有助于構(gòu)建獨(dú)立的用戶生態(tài)，更能在一定程度上擺脫對國外廠商架構(gòu)和IP專利的依賴。
