摩爾定律逼近物理極限，具有單個原子層厚度的二維半導(dǎo)體是目前國際公認(rèn)的破局關(guān)鍵，業(yè)界探索如何將二維半導(dǎo)體材料應(yīng)用于集成電路中。6月13日，原集微科技（上海）有限公司（以下簡稱：原集微）宣布啟動二維半導(dǎo)體工程化驗證示范工藝線。原集微計劃2026年實現(xiàn)硅基28納米性能的二維半導(dǎo)體集成芯片，并實現(xiàn)和硅基材料的異質(zhì)集成，2029年全球量產(chǎn)首款基于二維材料的低功耗邊緣算力芯片。

原集微由復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院研究院研究員包文中2025年創(chuàng)辦。集成電路進(jìn)入3nm以下技術(shù)節(jié)點，傳統(tǒng)芯片制造技術(shù)面臨極大挑戰(zhàn)。當(dāng)傳統(tǒng)三維半導(dǎo)體材料的厚度減薄到5nm及以下時，表面由于存在懸掛鍵，其造成的散射導(dǎo)致器件遷移率降低，閾值電壓難以精確調(diào)控，從而導(dǎo)致電流控制能力降低、工藝復(fù)雜度提升。

而二維半導(dǎo)體由于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(nèi)無損輸運，并能被優(yōu)良調(diào)控，具有柵控能力強、功耗低、工藝簡化等優(yōu)勢，有利于晶體管的尺寸微縮?！熬w管就像水管，評價一個晶體管的好壞，就要看水管開的時候水流非常大，關(guān)的時候一滴水都不能漏?！卑闹斜硎荆S半導(dǎo)體表面光滑無缺陷，就像內(nèi)壁光滑的水管，能夠良好控制開和關(guān)。同時，二維半導(dǎo)體只有單個原子層厚度，厚度決定了未來先進(jìn)制程的器件性能。

二維半導(dǎo)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(chǔ)和應(yīng)用研究，2015年在復(fù)旦大學(xué)搭建世界首條二維半導(dǎo)體專用試驗線，推動二維半導(dǎo)體材料在工程實際應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究。今年4月，復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室周鵬、包文中聯(lián)合團隊成功研制全球首款基于二維半導(dǎo)體材料的32位RISC-V架構(gòu)微處理器“無極”，該成果突破二維半導(dǎo)體電子學(xué)工程化瓶頸，首次實現(xiàn)5900個晶體管的集成度，相關(guān)成果發(fā)表于《自然》期刊。

聯(lián)合團隊開發(fā)AI驅(qū)動的一貫式協(xié)同工藝優(yōu)化技術(shù)，通過“原子級界面精準(zhǔn)調(diào)控+全流程AI算法優(yōu)化”實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。包文中曾表示，二維半導(dǎo)體研發(fā)工藝參數(shù)的復(fù)雜性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅基工藝。二維半導(dǎo)體作為一種最薄的半導(dǎo)體形態(tài)，必須采用更溫和、精細(xì)的工藝方法進(jìn)行“雕刻”，“如果把制造硅基芯片比作在石頭上雕刻，那么二維芯片就是在一塊豆腐上雕花?！?/p>

目前，原集微計劃利用工程化驗證示范工藝線，圍繞二維半導(dǎo)體材料，重點突破大面積高質(zhì)量二維單晶晶圓的材料和工藝協(xié)同優(yōu)化，攻克二維半導(dǎo)體材料和硅基工藝的兼容性問題，開發(fā)二維集成電路關(guān)鍵核心工藝?！斑@么多年，我們都在研究器件工藝，而工藝研究在學(xué)術(shù)界的性價比較低，因為發(fā)不了太好的論文。但我們一直在啃硬骨頭，啃完以后把這些單步工藝全部聯(lián)立起來，只有集成工藝優(yōu)化好了，良率提升了，才能做出真正的芯片。”包文中表示。

上海市科委有關(guān)部門負(fù)責(zé)人表示，在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷重大變革之際，二維半導(dǎo)體作為后摩爾時代的關(guān)鍵材料，承載著突破芯片性能瓶頸、重塑產(chǎn)業(yè)競爭格局的重要使命。為培育二維半導(dǎo)體未來產(chǎn)業(yè)，市科委高度重視二維半導(dǎo)體前沿技術(shù)的前瞻性布局，近年來持續(xù)支持材料制備、器件工藝、集成技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，推動產(chǎn)學(xué)研深度融合。同時將積極搭建公共服務(wù)平臺，為企業(yè)提供技術(shù)研發(fā)、中試驗證、檢驗認(rèn)證等一站式服務(wù)。建設(shè)重點產(chǎn)業(yè)園區(qū)，通過產(chǎn)業(yè)基金引導(dǎo)、稅收優(yōu)惠、土地保障等政策，吸引產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)集聚發(fā)展，打造專業(yè)化的二維半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聚集地，形成協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。