4月2日，復(fù)旦大學(xué)宣布，復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周鵬、包文中聯(lián)合團(tuán)隊(duì)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(wú)極（WUJI）”。

該成果突破二維半導(dǎo)體電子學(xué)工程化瓶頸首次實(shí)現(xiàn)5900個(gè)晶體管的集成度是由復(fù)旦團(tuán)隊(duì)完成、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)技術(shù)使我國(guó)在新一代芯片材料研制中占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)為推動(dòng)電子與計(jì)算技術(shù)進(jìn)入新紀(jì)元提供有力支撐。

相關(guān)成果于北京時(shí)間4月2日晚間以《基于二維半導(dǎo)體的RISC-V 32比特微處理器》（“A RISC-V 32-Bit Microprocessor Based on Two-dimensional Semiconductors”）為題發(fā)表于《自然》（Nature）期刊。

面對(duì)摩爾定律逼近物理極限的全球性挑戰(zhàn)，具有單個(gè)原子層厚度的二維半導(dǎo)體是目前國(guó)際公認(rèn)的破局關(guān)鍵，科學(xué)家們一直在探索如何將二維半導(dǎo)體材料應(yīng)用于集成電路中。

十多年來(lái)，國(guó)際學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界已掌握晶圓級(jí)二維材料生長(zhǎng)技術(shù)，成功制造出擁有數(shù)百個(gè)原子長(zhǎng)度、若干個(gè)原子厚度的高性能基礎(chǔ)器件。但是在復(fù)旦團(tuán)隊(duì)取得新突破之前，國(guó)際上最高的二維半導(dǎo)體數(shù)字電路集成度僅為115個(gè)晶體管，由奧地利維也納工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在2017年實(shí)現(xiàn)。

核心難題在于，要將這些原子級(jí)精密元件組裝成完整的集成電路系統(tǒng)，依舊受制于工藝精度與規(guī)模勻性的協(xié)同良率控制。經(jīng)過(guò)五年攻關(guān)，復(fù)旦團(tuán)隊(duì)將芯片從陣列級(jí)或單管級(jí)推向系統(tǒng)級(jí)集成，基于二維半導(dǎo)體材料（二硫化鉬MoS2）制造的32位RISC-V架構(gòu)微處理器“無(wú)極（WUJI）”成功問(wèn)世。

該芯片通過(guò)自主創(chuàng)新的特色集成工藝，以及開(kāi)源簡(jiǎn)化指令集計(jì)算架構(gòu)（RISC-V），集成5900個(gè)晶體管，在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)二維邏輯芯片最大規(guī)模驗(yàn)證紀(jì)錄。

“反相器是一個(gè)非?；A(chǔ)且重要的邏輯電路，它的良率直接反映了整個(gè)芯片的質(zhì)量。”復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授周鵬介紹，二維材料不像硅晶圓可以通過(guò)直拉法生長(zhǎng)出高質(zhì)量的大尺寸單晶，而是需要通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）法來(lái)生長(zhǎng)，這就導(dǎo)致了材料本身的缺陷和不均勻性。本項(xiàng)研究中的反相器良率高達(dá)99.77%，具備單級(jí)高增益和關(guān)態(tài)超低漏電等優(yōu)異性能，這是一個(gè)工程性的突破。

將ENIAC和Intel 4004 以及無(wú)極誕生年實(shí)現(xiàn)了加法上的運(yùn)算聯(lián)系