捕捉行业 2025年4月2日，国际顶尖学术期刊《自然》在线发表了复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏教授、包文中研究员联合团队的最新研究成果。该团队成功研制出全球首款基于二维半导体材料二硫化钼（MoS₂）的32位RISC-V架构微处理器“无极（WUJI）”，实现了二维半导体电子器件从单器件向系统级集成的跨越式发展。
研究团队针对二维半导体材料规模化集成的核心挑战，创新性地开发了“原子级界面精准调控”与“全流程AI算法优化”相结合的工艺优化策略。通过柔性等离子处理等低损伤工艺，实现了对二维半导体材料原子级界面的精细控制；同时，运用机器学习算法对材料生长、接触层制备、栅介质调控等全流程参数进行智能优化，显著提升了工艺参数的优化效率。
“无极”处理器集成了5900个晶体管，构建了包含17级级联逻辑元件的最大逻辑路径，实现了二维半导体逻辑芯片的最大规模验证。该处理器支持32位RISC-V整型指令集（RV32I），在1kHz时钟频率下可串行执行37种指令，具备单级高增益和关态超低漏电等优异性能。实验数据显示，其反相器良率高达99.77%，单级增益超过传统器件3倍，关态漏电流降低至皮安级，达到国际同期最优水平。随着硅基芯片工艺逼近2纳米物理极限，量子隧穿效应和散热瓶颈问题日益凸显。二维半导体材料凭借其原子级厚度、优异的电子特性以及可控的能带结构，为突破传统硅基芯片的物理极限提供了全新解决方案。“无极”处理器的成功研制，不仅验证了二维半导体材料在构建复杂逻辑电路中的可行性，更为1纳米及以下节点芯片的研发提供了新的技术范式。
该研究成果在物联网、边缘计算、人工智能等低功耗计算场景展现出广阔的应用潜力。二维半导体材料的垂直堆叠特性支持三维芯片架构，有望突破传统硅基芯片的平面集成极限，实现存储单元与逻辑单元的高效集成。同时，开源RISC-V架构的采用，为构建自主可控的芯片生态提供了可能。
“无极”处理器的成功问世，标志着我国在二维半导体领域取得了从材料研发到系统集成的完整创新链突破。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委等项目的资助，相关成果已申请20余项发明专利，其中70%的工艺工序可复用现有硅基产线技术，为产业化应用奠定了坚实基础。国际半导体巨头如台积电、英特尔、三星已同步开展二维半导体在1纳米节点的研究布局，预示该领域将成为全球半导体技术竞争的新焦点。