摩爾定律逼近物理極限，具有單個原子層厚度的二維半導體是目前國際公認的破局關鍵，業界探索如何將二維半導體材料應用於積體電路中。6月13日，原集微科技（上海）有限公司（以下簡稱：原集微）宣佈啟動二維半導體工程化驗證示範工藝線。原集微計畫2026年實現矽基28納米性能的二維半導體集成晶片，並實現和矽基材料的異質集成，2029年全球量產首款基於二維材料的低功耗邊緣算力晶片。

原集微由復旦大學微電子學院研究院研究員包文中2025年創辦。積體電路進入3nm以下技術節點，傳統晶片製造技術面臨極大挑戰。當傳統三維半導體材料的厚度減薄到5nm及以下時，表面由於存在懸掛鍵，其造成的散射導致器件遷移率降低，閾值電壓難以精確調控，從而導致電流控制能力降低、工藝複雜度提升。

而二維半導體由於其天然的原子級厚度和表面無懸掛鍵的獨特屬性，電子能在原子厚度的平面內無損輸運，並能被優良調控，具有柵控能力強、功耗低、工藝簡化等優勢，有利於電晶體的尺寸微縮。“電晶體就像水管，評價一個電晶體的好壞，就要看水管開的時候水流非常大，關的時候一滴水都不能漏。”包文中表示，二維半導體表面光滑無缺陷，就像內壁光滑的水管，能夠良好控制開和關。同時，二維半導體只有單個原子層厚度，厚度決定了未來先進制程的器件性能。

二維半導體微處理器“無極”。

包文中2006年開始從事二維材料的電子器件基礎和應用研究，2015年在復旦大學搭建世界首條二維半導體專用試驗線，推動二維半導體材料在工程實際應用的關鍵技術研究。今年4月，復旦大學集成晶片與系統全國重點實驗室周鵬、包文中聯合團隊成功研製全球首款基於二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器“無極”，該成果突破二維半導體電子學工程化瓶頸，首次實現5900個電晶體的集成度，相關成果發表於《自然》期刊。

聯合團隊開發AI驅動的一貫式協同工藝優化技術，通過“原子級介面精准調控+全流程AI演算法優化”實現精准控制。包文中曾表示，二維半導體研發工藝參數的複雜性遠超傳統矽基工藝。二維半導體作為一種最薄的半導體形態，必須採用更溫和、精細的工藝方法進行“雕刻”，“如果把製造矽基晶片比作在石頭上雕刻，那麼二維晶片就是在一塊豆腐上雕花。”

目前，原集微計畫利用工程化驗證示範工藝線，圍繞二維半導體材料，重點突破大面積高質量二維單晶晶圓的材料和工藝協同優化，攻克二維半導體材料和矽基工藝的相容性問題，開發二維積體電路關鍵核心工藝。“這麼多年，我們都在研究器件工藝，而工藝研究在學術界的性價比較低，因為發不了太好的論文。但我們一直在啃硬骨頭，啃完以後把這些單步工藝全部聯立起來，只有集成工藝優化好了，良率提升了，才能做出真正的晶片。”包文中表示。

上海市科委有關部門負責人表示，在全球半導體產業經歷重大變革之際，二維半導體作為後摩爾時代的關鍵材料，承載著突破晶片性能瓶頸、重塑產業競爭格局的重要使命。為培育二維半導體未來產業，市科委高度重視二維半導體前沿技術的前瞻性佈局，近年來持續支持材料製備、器件工藝、集成技術等關鍵核心技術攻關，推動產學研深度融合。同時將積極搭建公共服務平臺，為企業提供技術研發、中試驗證、檢驗認證等一站式服務。建設重點產業園區，通過產業基金引導、稅收優惠、土地保障等政策，吸引產業鏈上下游企業集聚發展，打造專業化的二維半導體產業聚集地，形成協同創新的產業生態。

來源：中國澎湃新聞