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日前，全國(guó)首條二維半導(dǎo)體工程化示范工藝線首次正式點(diǎn)亮。這條占地約1000平方米的示范工藝線位于上海浦東新區(qū)，由原集微科技（上海）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“原集微科技”）建設(shè)。這標(biāo)志著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(wú)極”背后的技術(shù)，正式從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線?；谠摴に嚲€生產(chǎn)的首批產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)初步功能驗(yàn)證，表明我國(guó)二維半導(dǎo)體已具備從科研走向規(guī)?；圃斓幕A(chǔ)條件。

原集微科技創(chuàng)始人包文中在接受科技日?qǐng)?bào)記者專(zhuān)訪時(shí)說(shuō)：“我們有理由相信，二維半導(dǎo)體的器件性能可以在較短時(shí)間內(nèi)追上硅基半導(dǎo)體，最終形成和硅基半導(dǎo)體長(zhǎng)期共存、應(yīng)用互補(bǔ)的局面?！?/p>

半導(dǎo)體制造提效升級(jí)

走進(jìn)位于浦東新區(qū)川沙新鎮(zhèn)的原集微科技生產(chǎn)車(chē)間，透過(guò)參觀通道的玻璃幕墻，記者看到，工藝線上有包括光刻機(jī)在內(nèi)的多種半導(dǎo)體加工設(shè)備。5名身著防塵服的技術(shù)人員正在進(jìn)行調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)一派忙碌景象。

一位工程師告訴記者，該示范工藝線定位為二維半導(dǎo)體工程化驗(yàn)證平臺(tái)，利用光刻、刻蝕以及薄膜等工藝，對(duì)二維半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行精密工藝加工，制備晶體管。面對(duì)二維半導(dǎo)體上百道工藝參數(shù)的復(fù)雜耦合難題，包文中帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用“原子級(jí)界面精準(zhǔn)調(diào)控+全流程AI算法優(yōu)化”雙引擎技術(shù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)高效篩選最優(yōu)工藝參數(shù)組合，大幅提升了生產(chǎn)效率和工藝穩(wěn)定性。

成立于2025年2月的原集微科技，是國(guó)內(nèi)首家專(zhuān)注于二維半導(dǎo)體集成電路制造的高技術(shù)企業(yè)。

2025年4月，復(fù)旦大學(xué)教授周鵬及包文中聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)布了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(wú)極”。兩個(gè)月后，二維半導(dǎo)體工程化示范工藝線正式啟動(dòng)建設(shè)。根據(jù)規(guī)劃，該示范工藝線將于今年6月實(shí)現(xiàn)通線運(yùn)行，預(yù)計(jì)今年底前將實(shí)現(xiàn)等效硅基90納米 CMOS制程和MB級(jí)存儲(chǔ)器驗(yàn)證，并結(jié)合先進(jìn)封裝與硅基融合技術(shù)，開(kāi)展存算一體產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)。原集微科技旗下企業(yè)——原集微（上海）電子有限公司總經(jīng)理喻濤認(rèn)為：“這條線的價(jià)值就在于，證明了我們不但能做頂級(jí)科研，而且能把產(chǎn)業(yè)界認(rèn)可的產(chǎn)品做出來(lái)。”

全國(guó)首條二維半導(dǎo)體工程化示范工藝線的點(diǎn)亮，是實(shí)現(xiàn)“從1到10再到100”的至關(guān)重要的一步，為半導(dǎo)體制造的“換道加速”吹響了號(hào)角。

包文中憧憬道：“2027年，我們將努力實(shí)現(xiàn)等效硅基28納米工藝；2028年，將提供等效硅基5納米甚至3納米工藝方案；2030年，利用二維半導(dǎo)體‘換道加速’，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)和國(guó)際先進(jìn)制程的同步。”

仍需攻克多道難關(guān)

與傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體相比，二維半導(dǎo)體具備顛覆性?xún)?yōu)勢(shì)。在電子傳輸效率上，二維材料構(gòu)建的“平面電子高速公路”能讓電子幾乎不發(fā)生垂直方向的散射，且運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)超硅基材料電子運(yùn)動(dòng)的速度；在功耗控制上，其天然的原子級(jí)厚度，完美解決了硅基半導(dǎo)體的短溝道漏電難題；在材料體系上，二維半導(dǎo)體以二硫化鉬、二硒化鎢等過(guò)渡金屬硫族化合物為核心，材料來(lái)源豐富。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，二維半導(dǎo)體要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還需邁過(guò)材料、生態(tài)等難關(guān)。材料制備的規(guī)?；c均勻性是首要挑戰(zhàn)。二維半導(dǎo)體材料具有極薄的特點(diǎn)，給加工帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。包文中打了個(gè)比方——如果說(shuō)硅材料是一塊花崗巖，可用斧頭和鑿子把它雕塑成人像，那么二維半導(dǎo)體材料則是一塊豆腐，輕輕一碰就會(huì)破損，要用它雕塑人像必須特別小心。

此外，產(chǎn)業(yè)生態(tài)的構(gòu)建則是更長(zhǎng)期的考驗(yàn)。當(dāng)前，針對(duì)二維半導(dǎo)體的器件模型、設(shè)計(jì)規(guī)則、工藝設(shè)計(jì)套件尚未建立，上下游產(chǎn)業(yè)鏈也未形成閉環(huán)。從專(zhuān)用設(shè)備的研發(fā)、封裝測(cè)試技術(shù)的適配，到終端應(yīng)用場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)，都需要跨領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新。

從實(shí)驗(yàn)室成果到工程化示范，二維半導(dǎo)體在上海邁出了產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵一步。包文中說(shuō)：“西方在硅基先進(jìn)制程上領(lǐng)先，可能會(huì)在5年以后才會(huì)把重心轉(zhuǎn)移到二維半導(dǎo)體，那我們完全可以借助國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)研究上的優(yōu)勢(shì)，提前開(kāi)始二維半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化的布局和探索，實(shí)現(xiàn)‘換道加速’?！?/p>

未來(lái)，隨著產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的持續(xù)迭代和生態(tài)的逐步完善，二維半導(dǎo)體制造有望成為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)路線并加速發(fā)展。