馮妍 科技日報記者 王春
“雕塑同樣的物品，用豆腐雕刻比用玉石雕刻更難，因為材料的脆弱大大提升了雕刻難度。”復旦大學研究員包文中向記者形象地描述了使用二維半導體與傳統硅基半導體制造微處理器的難度區別。記者2日從該校獲悉，全球首款基于二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器“無極”登上《自然》雜志。“無極”由復旦大學周鵬、包文中團隊打造，是目前為止全球最大規模的二維半導體微處理器。
此前，國際學術界與產業界經過10余年攻關，已成功制造出只有數百個原子長度、若干個原子厚度的高性能基礎器件。而將這些“原子級精密元件”組裝成完整的集成電路系統，卻始終受困于工藝精度與規模均勻性的協同良率控制難題。
經過5年技術攻關和迭代，研究團隊在該領域取得了突破性成果。“通過自主創新的特色集成工藝，‘無極’集成晶體管達5900個，實現了二維邏輯功能全球最大規模驗證紀錄。”周鵬說。
“無極”的工藝流程非常復雜，參數設置依靠人工很難完成。周鵬說，團隊創新開發了AI驅動工藝優化技術，通過“原子級界面精準調控+全流程AI算法優化”雙引擎，實現了從材料生長到集成工藝的精準控制，可以迅速確定參數優化窗口，提升晶體管良率。
通過概念驗證后，“無極”正在計劃進入中試階段。據介紹，在“無極”的電路集成工藝中，70%左右的工序可直接沿用現有硅基生產線成熟技術，而核心的二維特色工藝也已構建包含20余項工藝發明專利，結合專用工藝設備的自主技術體系，為未來的產業化落地鋪平道路。
周鵬介紹：“在待機條件下，3微米尺寸的二維半導體和28納米尺寸的傳統半導體耗能是一樣的。”這意味著在同樣大小和規模的情況下，二維半導體處理器耗能將大大低于傳統處理器。
周鵬還表示，二維半導體將會與傳統的硅基半導體長期共存互補。從遠期來看，二維半導體微處理器會沿用傳統微處理器的設備接口等，能直接應用于各種傳統應用場景。“無極”采用的RISC-V是一種開源的計算架構。“我們相信，它將會對我國相關產業的未來產生深遠影響。”他說。
