全球首发，复旦大学团队研制二维半导体芯片“无极”

东苑

复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、包文中联合团队成功研制全球首款基于二维半导体材料的 32 位 RISC-V 架构微处理器“无极”。



据介绍，该成果突破二维半导体电子学工程化瓶颈，首次实现 5900 个晶体管的集成度，并在国际上实现二维逻辑芯片最大规模验证纪录，是由复旦团队完成、具有自主知识产权的国产技术，使我国在新一代芯片材料研制中，占据先发优势。

“反相器是一个非常基础且重要的逻辑电路，它的良率直接反映了整个芯片的质量。”复旦大学微电子学院教授周鹏介绍，二维材料不像硅晶圆可以通过直拉法生长出高质量的大尺寸单晶，而是需要通过化学气相沉积（CVD）法来生长，这就导致了材料本身的缺陷和不均匀性。本项研究中的反相器良率高达 99.77%，具备单级高增益和关态超低漏电等优异性能，这是一个工程性的突破。



▲ 将 ENIAC 和 Intel 4004 以及无极诞生年实现了加法上的运算联系
团队通过柔性等离子（Plasma）处理技术等低能量工艺，对二维半导体表面进行加工，从而避免了高能粒子对材料造成的损害，充分发挥出二维半导体的优势，也确保芯片质量。

另外，成果产品具备单级高增益和关态超低漏电等优异性能。团队通过严格的自动化测试设备测试，验证了在 1 kHz 时钟频率下，千门级芯片可以串行实现 37 种 32 位 RISC-V 指令，满足 32 位 RISC-V 整型指令集（RV32I）要求。其集成工艺优化程度和规模化电路的验证结果，均达到了国际同期最优水平。

相关成果于北京时间 4 月 2 日晚间以《基于二维半导体的 RISC-V 32 比特微处理器》（“A RISC-V 32-Bit Microprocessor Based on Two-dimensional Semiconductors”）为题发表于《自然》（Nature）期刊。

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