中国学者研发集成规模最大的二维半导体处理器 助人工智能更广泛应用

中新网上海4月3日电 (记者 陈静)记者3日获悉，复旦大学周鹏/包文中联合团队突破二维半导体电子学集成度“瓶颈”，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(WUJI)”。

在32位输入指令的控制下，“无极”可以实现最大为42亿的数据间的加减运算，支持GB级数据存储和访问以及最长可达10亿条精简指令集的程序编写。

北京时间2025年4月2日深夜，相关成果发表于国际知名期刊《自然》(Nature)。据悉，历经国际学术界与产业界十余年攻关，科学家们已掌握晶圆级二维材料生长技术，并成功制造出只有数百个原子长度、若干个原子厚度的高性能基础器件。但要将这些“原子级精密元件”组装成完整的集成电路系统，却始终受困于工艺精度与规模均匀性的协同良率控制难题。过去，最高集成度仅停留在数百晶体管量级，始终未能跨越功能性微处理器的技术门槛。

经过五年技术攻关和迭代，复旦大学周鹏、包文中联合团队取得突破性成果：32位RISC-V架构微处理器“无极(WUJI)”成功问世。该处理器通过自主创新的特色集成工艺，通过开源简化指令集计算架构(RISC-V)，在国际上实现了二维逻辑功能最大规模验证纪录(集成5900个晶体管)，完成了从材料到架构再到流片的全链条自主研发。

“我们用微米级的工艺做到纳米级的功耗。而极低功耗的CPU可以助力人工智能更广泛应用。”周鹏说。在这些二维半导体集成工艺中，70%左右的工序可直接沿用现有硅基产线成熟技术，而核心的二维特色工艺也已构建包含20余项工艺发明专利，结合专用工艺设备的自主技术体系，为未来的产业化落地铺平道路。

据了解，“无极”的工艺流程非常复杂，参数设置依靠人工很难完成。引入机器学习AI赋能后，可以迅速确定参数优化窗口，提升晶体管良率。其集成工艺优化程度和规模化电路验证结果，均达到了国际同期最优水平。

据悉，在技术突破方面，团队致力于进一步提升二维电子器件的性能和集成度，突破当前晶体管集成度的瓶颈，使其在更多应用场景中具备更强的竞争力。

在产业化进程上，团队将加强与现有硅基产线技术的结合，推动核心二维特色工艺的产业化应用。通过与相关企业和机构的合作，加快二维半导体电子器件从实验室到市场的转化速度，使其能够尽快在实际产品中发挥作用，满足市场需求。(完)