全球首發(fā)，復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制二維半導(dǎo)體芯片“無極”

4 月 2 日消息，復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周鵬、包文中聯(lián)合團(tuán)隊(duì)成功研制全球首款基于二維半導(dǎo)體材料的 32 位 RISC-V 架構(gòu)微處理器“無極”。

據(jù)介紹，該成果突破二維半導(dǎo)體電子學(xué)工程化瓶頸，首次實(shí)現(xiàn) 5900 個(gè)晶體管的集成度，并在國際上實(shí)現(xiàn)二維邏輯芯片最大規(guī)模驗(yàn)證紀(jì)錄，是由復(fù)旦團(tuán)隊(duì)完成、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)技術(shù)，使我國在新一代芯片材料研制中，占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢。

“反相器是一個(gè)非常基礎(chǔ)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。”復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授周鵬介紹，二維材料不像硅晶圓可以通過直拉法生長出高質(zhì)量的大尺寸單晶，而是需要通過化學(xué)氣相沉積（CVD）法來生長，這就導(dǎo)致了材料本身的缺陷和不均勻性。本項(xiàng)研究中的反相器良率高達(dá) 99.77%，具備單級(jí)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。

▲將 ENIAC 和 Intel 4004 以及無極誕生年實(shí)現(xiàn)了加法上的運(yùn)算聯(lián)系

團(tuán)隊(duì)通過柔性等離子（Plasma）處理技術(shù)等低能量工藝，對二維半導(dǎo)體表面進(jìn)行加工，從而避免了高能粒子對材料造成的損害，充分發(fā)揮出二維半導(dǎo)體的優(yōu)勢，也確保芯片質(zhì)量。

另外，成果產(chǎn)品具備單級(jí)高增益和關(guān)態(tài)超低漏電等優(yōu)異性能。團(tuán)隊(duì)通過嚴(yán)格的自動(dòng)化測試設(shè)備測試，驗(yàn)證了在 1 kHz 時(shí)鐘頻率下，千門級(jí)芯片可以串行實(shí)現(xiàn) 37 種 32 位 RISC-V 指令，滿足 32 位 RISC-V 整型指令集（RV32I）要求。其集成工藝優(yōu)化程度和規(guī)模化電路的驗(yàn)證結(jié)果，均達(dá)到了國際同期最優(yōu)水平。

相關(guān)成果于北京時(shí)間 4 月 2 日晚間以《基于二維半導(dǎo)體的 RISC-V 32 比特微處理器》（“A RISC-V 32-Bit MicroprocessorBased on Two-dimensional Semiconductors”）為題發(fā)表于《自然》（Nature）期刊。