全球首款二维半导体32位微处理器“无极”问世

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4月2日，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室的周鹏、包文中联合研究团队成功开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”。这一成果标志着我国在新一代芯片材料研发领域取得了重要突破。
据研究团队介绍，此次研发克服了二维半导体电子学工程化中的关键瓶颈，首次实现了5900个晶体管的集成，并创下国际上二维逻辑芯片最大规模验证的新纪录。该技术由复旦大学团队自主研发，拥有完全自主知识产权，为我国在新一代芯片材料领域的研究奠定了先发优势。
反相器作为基础且重要的逻辑电路之一，其良率直接决定了整个芯片的性能与质量。由于二维材料无法像硅晶圆那样通过直拉法生长出高质量的大尺寸单晶，必须依赖化学气相沉积（CVD）法进行材料生长，因此存在一定的缺陷和不均匀性问题。然而，在本项研究中，反相器的良率达到了99.77%，并展现出单级高增益和关态超低漏电等优异特性，这是一次重要的工程突破。
为了充分发挥二维半导体的优势，同时避免高能粒子对材料造成的损害，研究团队采用了柔性等离子处理等低能量工艺对二维半导体表面进行精细加工，从而确保了芯片的质量与性能。
此外，研究成果显示，该微处理器具备单级高增益和关态超低漏电的卓越性能。经过严格测试，该芯片在1 kHz时钟频率下能够实现37种32位RISC-V指令的串行运行，满足32位RISC-V整型指令集（RV32I）的要求。无论是集成工艺优化程度还是规模化电路的验证结果，均达到国际同期最优水平。
相关研究成果以基于二维半导体的RISC-V 32位微处理器为题，于北京时间4月2日晚间发表在自然期刊上，进一步彰显了我国在芯片材料与微处理器设计领域的创新能力与科研实力。