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4月3日，復旦大學(xué)集成芯片與系統全國重點(diǎn)實(shí)驗室傳來(lái)振奮人心的消息，由周鵬教授和包文中研究員聯(lián)合領(lǐng)導的科研團隊成功研制出全球首款基于二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器，命名為“無(wú)極（WUJI）”。這一突破性成果標志著(zhù)我國在二維半導體芯片領(lǐng)域取得了里程碑式的進(jìn)展，為新一代芯片技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎。 “無(wú)極（WUJI）”微處理器采用了具有單個(gè)原子層厚度的二維半導體材料——二硫化鉬（MoS2），這一材料因其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，被認為是突破當前硅基芯片物理極限的關(guān)鍵。面對摩爾定律逼近物理極限的挑戰，二維半導體材料的研究和應用成為了全球科研界的熱點(diǎn)。 復旦大學(xué)的科研團隊經(jīng)過(guò)五年的艱苦攻關(guān)，成功將二維半導體材料應用于集成電路中，實(shí)現了從陣列級或單管級到系統級集成的跨越。該微處理器集成了5900個(gè)晶體管，這一數字在國際上實(shí)現了二維邏輯芯片最大規模驗證紀錄，是二維半導體電子學(xué)工程化領(lǐng)域的一次重大突破。 “反相器是一個(gè)非�；A且重要的邏輯電路，它的良率直接反映了整個(gè)芯片的質(zhì)量�！敝荠i教授介紹道，“在本項研究中，我們通過(guò)自主創(chuàng )新的特色集成工藝，使得反相器的良率高達99.77%，并具備單級高增益和關(guān)態(tài)超低漏電等優(yōu)異性能，這是一個(gè)工程性的突破�！� 為了確保芯片質(zhì)量，團隊還采用了柔性等離子（Plasma）處理技術(shù)等低能量工藝對二維半導體表面進(jìn)行加工，避免了高能粒子對材料造成的損害，充分發(fā)揮了二維半導體的優(yōu)勢。此外，團隊還創(chuàng )新性地引入了AI驅動(dòng)的一貫式協(xié)同工藝優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)“原子級界面精準調控”與“全流程AI算法優(yōu)化”的雙引擎，實(shí)現了從材料生長(cháng)到集成工藝的精準控制。 “無(wú)極（WUJI）”微處理器不僅集成了5900個(gè)晶體管，還采用了開(kāi)源簡(jiǎn)化指令集計算架構（RISC-V），這使得該芯片能夠兼容全球技術(shù)標準，未來(lái)可自主構建用戶(hù)生態(tài)，不受制于國外廠(chǎng)商的架構和IP專(zhuān)利。通過(guò)嚴格的自動(dòng)化測試設備測試，團隊驗證了在1 kHz時(shí)鐘頻率下，千門(mén)級芯片可以串行實(shí)現37種32位RISC-V指令，滿(mǎn)足32位RISC-V整型指令集（RV32I）要求。 復旦大學(xué)集成芯片與系統全國重點(diǎn)實(shí)驗室的這項研究成果，不僅展示了我國在二維半導體芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，也為推動(dòng)電子與計算技術(shù)進(jìn)入新紀元提供了有力支撐。周鵬教授表示：“我們的最終目標是將這項技術(shù)送到千家萬(wàn)戶(hù)，建立開(kāi)放兼容的用戶(hù)生態(tài)。未來(lái)，我們還將繼續提高芯片集成度，尋找并搭建穩定的工藝平臺，為開(kāi)發(fā)具體的應用產(chǎn)品打下基礎�！� 此次“無(wú)極（WUJI）”微處理器的成功研制，不僅得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委等項目的資助，還得到了教育部創(chuàng )新平臺的支持。相關(guān)成果已于北京時(shí)間4月2日晚間以《基于二維半導體的RISC-V 32比特微處理器》為題發(fā)表于國際頂尖期刊《自然》（Nature）上，引起了全球科研界的廣泛關(guān)注。 |
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