近日，复旦大学、绍芯实验室周鹏、包文中团队成功研制出全球首款基于二维半导体材料的32位微处理器——“无极”。4月2日晚间，相关成果以《基于二维半导体的RISC-V32比特微处理器》为题，发表于国际顶尖期刊《Nature》。

二十几块金色芯片排列在透明托盘上，3微米尺寸集成了近6000个基于二维半导体材料的晶体管，让“无极”成为目前国际上集成度最高的二维半导体处理器。据悉，此前的纪录是115个晶体管，此次一举提升了51倍。在32比特输入指令的控制下，“无极”可实现最大为42亿的数据间加减运算，支持GB级数据存储和访问，以及最长可达10亿条精简指令集的程序编写。

硅是目前应用最广泛的芯片材料，但在某些关键性能上存在局限。二维半导体的优化被视为突破瓶颈的关键。

经十余年探索，二维半导体领域取得突破，高性能器件单元成功研制。但在将这些微小的“原子级精密元件”组装成完整集成电路系统的过程中，却产生了加工精度与规模协同控制的难题，导致良品率低下。

据介绍，“无极”基于二维半导体材料打造，不依赖于先进光刻机，总共集成的近6000个晶体管实现从材料、架构、流片的全链条自主研发。历经五年技术攻关，100余名团队核心成员成功攻克精确耦合调控的难题，运用原子级精度技术，其中关键部件的良品率高达99.77%。此外，该芯片功耗只有硅基材料的40%左右，尤其适用于无人机、机器人、机器狗身上，或者是山地、远洋、航天等难以更换电池的场景中。

在微米级空间里“闪转腾挪”，“无极”如何实现精准操控？答案是AI。“如果把制造硅基芯片比作在石头上雕刻，那么二维芯片就是在一块豆腐上雕花。”绍芯实验室副主任包文中介绍，二维半导体作为一种最薄的半导体形态，必须采用更温和、精细的工艺方法进行“雕刻”，团队创新开发的AI驱动一贯式协同工艺优化技术堪称“秘密武器”。该技术以“原子级界面精准调控+全流程AI算法优化”为双引擎，实现了从材料生长到集成工艺的精准控制。此外，在二维半导体集成工艺中，约70%的工序可直接沿用现有硅基产线的成熟技术，核心二维特色工艺则构建起包含20余项工艺发明专利的自主技术体系，搭配专用工艺设备，为将来产业化落地奠定了坚实基础。

据悉，绍芯实验室目前已吸引复旦大学超百人科研团队入驻，包括院士领衔的跨学科顶尖人才。包文中坦言，团队选择来越城进行中试，不仅是成本上远低于上海、杭州、宁波等城市，更重要的是这里有从设计到封测的全产业链生态，如芯联集成、长电集成等头部企业都可快速承接新技术转化。

绍芯实验室主任周鹏表示，此类二维芯片有望推动人工智能更广泛地应用，特别是在无人机、机器人等移动端需要低功耗算力的场景。团队将着力推动二维半导体电子器件加速从实验室到市场的转化进程，实现规模化商业应用。

（内容来源：绍兴日报）