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复旦大学周鹏/包文中团队成功研制全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极(WUJI)”,实现了二维逻辑功能最大规模验证,为二维半导体产业化铺平道路。

近期,复旦大学周鹏/包文中联合团队在二维半导体领域取得重大突破,成功研制出全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极(WUJI)”。这款微处理器在32位指令控制下,能执行最大42亿次数据运算,支持GB级数据存储与访问,并能编写长达10亿条精简指令集的程序。2025年4月2日晚,相关研究成果以《基于二维半导体的RISC-V 32比特微处理器》为题,发表于国际顶级期刊《自然》。

面对摩尔定律逼近物理极限的挑战,二维半导体因其原子层厚度成为国际公认的破局关键。经过十余年攻关,科学家们已掌握晶圆级二维材料生长技术,并制造出高性能基础器件。然而,将这些“原子级精密元件”组装成完整集成电路系统,一直受困于工艺精度与规模均匀性的协同良率控制难题。

复旦大学周鹏、包文中团队历经五年技术攻关,推出“无极(WUJI)”。该处理器通过特色集成工艺与开源RISC-V架构,实现了二维逻辑功能最大规模验证(集成5900个晶体管),完成全链条自主研发。周鹏表示:“我们用微米级工艺实现纳米级功耗,助力人工智能广泛应用。”

图示:从单原子层材料到集成电路流程

复旦团队在二维半导体集成电路领域深耕十余年,创新开发AI驱动的一贯式协同工艺优化技术,实现精准控制。引入机器学习后,迅速确定参数优化窗口,提升晶体管良率。70%工序沿用现有基产线技术,核心二维特色工艺已获20余项发明专利,为产业化铺平道路。

团队解决了二维材料-接触-栅介质-后道工艺的精确耦合调控难题,利用原子级精度技术验证规模化数字电路,反相器良率高达99.77%。

未来,团队将致力于提升二维电子器件性能和集成度,突破当前瓶颈,增强竞争力。同时,加强与硅基产线技术结合,推动二维半导体电子器件产业化应用,加快从实验室到市场的转化速度。

(文章来源:上观新闻)