全球首款二维半导体32位RISC-V微处理器“无极”问世

据复旦大学消息，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发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——“无极（WUJI）”。这一成果于北京时间4月2日以《基于二维半导体的RISC-V 32比特微处理器》为题发表于《自然》（Nature）期刊。
图源：复旦大学
这项研究突破了二维半导体电子学的工程化瓶颈，首次实现5900个晶体管的集成度，标志着我国在新一代芯片材料领域取得先发优势。据复旦大学微电子学院教授周鹏介绍，二维材料（如二硫化钼MoS2）与传统硅晶圆不同，需通过化学气相沉积（CVD）法生长，存在材料缺陷和不均匀性问题。然而，团队通过自主创新工艺，使反相器良率达到99.77%，并实现单级高增益和关态超低漏电性能。
在此之前，国际上二维半导体数字电路的最高集成度仅为115个晶体管，由奥地利维也纳工业大学团队于2017年实现。复旦团队经过五年攻关，成功将芯片从阵列级或单管级提升至系统级集成，显著推动了该领域的技术发展。
据论文共同第一作者、微电子学院直博生敖明睿介绍，团队制造了900个反向器阵列，每个阵列包含30×30个反向器。测试结果显示，898个反向器逻辑功能完好，性能指标领先同类研究。此外，该芯片采用开源简化指令集计算架构（RISC-V），由微电子学院研究员韩军负责架构设计。韩军表示，RISC-V架构具有全球技术标准兼容性，可自主构建用户生态，避免受制于国外厂商的专利限制。
在工艺方面，团队开发的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，同时构建了包含20余项工艺发明专利的自主技术体系，为产业化奠定基础。未来，团队计划进一步提升芯片集成度，探索物联网、边缘算力、AI推理等前沿计算场景的应用潜力。周鹏指出，二维半导体芯片在实时信号处理领域具有广阔前景。

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