我們贏了！突破摩爾定律限制，中國研制出全球首款二維半導體芯片

芯片行業這些年壓力越來越大，硅基材料尺寸越做越小，物理極限問題擺在面前，摩爾定律的腳步明顯慢下來。中國科研團隊卻在材料層面打開新口子，直接拿出全球首款基于二維半導體材料的32位微處理器。

復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室的團隊研制出無極微處理器。它采用二維半導體材料二硫化鉬，集成5900個晶體管，把國際上二維邏輯芯片的最大集成規模從之前的115個直接提升了五十多倍。芯片使用RISC-V開源架構，能運行32位指令，實現數據加減運算和程序編寫，證明二維材料可以支撐完整計算系統。

這項成果發表在自然雜志上，突破了二維半導體電子學的工程化瓶頸。從材料生長到電路集成，全過程自主完成。

團隊在12英寸晶圓上實現二維材料的均勻單層生長，結合人工智能輔助優化工藝，解決了原子級界面接觸電阻等難題。整個集成工藝里，七成左右工序能直接沿用現有硅基產線的成熟技術，其余核心步驟則用自主設計的專用設備完成。

無極芯片雖然采用微米級工藝，但功耗達到納米級水平，在抑制漏電和電場控制上表現出色。它不依賴先進極紫外光刻機，卻驗證了二維材料在低功耗場景的優勢。

這為手機、電腦和智能設備未來升級提供了新選項，讓算力在更小體積下保持高效運行。2025年10月，同一團隊又推出全球首顆二維-硅基混合架構閃存芯片，取名長纓。

它把400皮秒編程速度的二維閃存原型器件和成熟硅基CMOS工藝深度融合，芯片良率達到94.3%。這款芯片支持8位指令操作和32位高速并行尋址，讀寫速度和能耗表現遠超傳統閃存。

混合架構的設計思路很務實，先把二維存儲電路和硅基控制電路分開制造，再通過微米尺度通孔實現互連。這樣既借用了硅基的穩定性和低成本，又發揮了二維材料的高速非易失存儲優勢。

長纓芯片有效緩解了處理器和存儲之間的數據傳輸瓶頸，為人工智能和大模型應用提供了底層支撐。它還入選2025年度中國科學十大進展，說明成果得到了廣泛認可。

這種混合方案沒有全盤否定現有技術，而是讓新舊材料平滑過渡。二維閃存的超快編程速度觸及電荷存儲物理極限，能讓芯片在處理大數據時減少功耗浪費，同時保持數據長期保存能力。這為存算一體架構的實際落地鋪平道路。

2026年1月，國內首條二維半導體工程化示范工藝線在上海浦東川沙新鎮正式點亮。這條線由復旦大學孵化企業原集微科技建設，占地約1000平方米。計劃2026年6月實現通線運行，先達到等效90納米制程，用于Mb級存儲器和百萬門級邏輯電路的生產驗證。

工藝線的兼容性設計是亮點，大部分工序能直接對接現有硅基產線，只需增加幾個關鍵二維工位就能啟動生產。這條線的點亮，標志著實驗室技術開始向中試和規模化制造過渡，為二維半導體全鏈條自主發展提供了硬件基礎。

從無極邏輯芯片到長纓存儲芯片，再到示范線落地，這一系列進展讓中國在后摩爾時代掌握了更多主動權。普通消費者將來用手機跑大模型、處理復雜任務時，這些技術會讓設備更省電、更流暢。