复旦大学团队成功研制全球首款二维半导体RISC-V微处理器“无极（WUJI）”
发布时间：2025-4-3 09:49
发布者：eechina
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4月3日，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室传来振奋人心的消息，由周鹏教授和包文中研究员联合领导的科研团队成功研制出全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器，命名为“无极（WUJI）”。这一突破性成果标志着我国在二维半导体芯片领域取得了里程碑式的进展，为新一代芯片技术的发展奠定了坚实基础。 “无极（WUJI）”微处理器采用了具有单个原子层厚度的二维半导体材料——二硫化钼（MoS2），这一材料因其独特的物理和化学性质，被认为是突破当前硅基芯片物理极限的关键。面对摩尔定律逼近物理极限的挑战，二维半导体材料的研究和应用成为了全球科研界的热点。 复旦大学的科研团队经过五年的艰苦攻关，成功将二维半导体材料应用于集成电路中，实现了从阵列级或单管级到系统级集成的跨越。该微处理器集成了5900个晶体管，这一数字在国际上实现了二维逻辑芯片最大规模验证纪录，是二维半导体电子学工程化领域的一次重大突破。 “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。”周鹏教授介绍道，“在本项研究中，我们通过自主创新的特色集成工艺，使得反相器的良率高达99.77%，并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。” 为了确保芯片质量，团队还采用了柔性等离子（Plasma）处理技术等低能量工艺对二维半导体表面进行加工，避免了高能粒子对材料造成的损害，充分发挥了二维半导体的优势。此外，团队还创新性地引入了AI驱动的一贯式协同工艺优化技术，通过“原子级界面精准调控”与“全流程AI算法优化”的双引擎，实现了从材料生长到集成工艺的精准控制。 “无极（WUJI）”微处理器不仅集成了5900个晶体管，还采用了开源简化指令集计算架构（RISC-V），这使得该芯片能够兼容全球技术标准，未来可自主构建用户生态，不受制于国外厂商的架构和IP专利。通过严格的自动化测试设备测试，团队验证了在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。 复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室的这项研究成果，不仅展示了我国在二维半导体芯片领域的领先地位，也为推动电子与计算技术进入新纪元提供了有力支撑。周鹏教授表示：“我们的最终目标是将这项技术送到千家万户，建立开放兼容的用户生态。未来，我们还将继续提高芯片集成度，寻找并搭建稳定的工艺平台，为开发具体的应用产品打下基础。” 此次“无极（WUJI）”微处理器的成功研制，不仅得到了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等项目的资助，还得到了教育部创新平台的支持。相关成果已于北京时间4月2日晚间以《基于二维半导体的RISC-V 32比特微处理器》为题发表于国际顶尖期刊《自然》（Nature）上，引起了全球科研界的广泛关注。 |
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