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4月3日，復旦大學集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室傳來振奮人心的消息，由周鵬教授和包文中研究員聯(lián)合領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“無極（WUJI）”。這一突破性成果標志著我國在二維半導體芯片領域取得了里程碑式的進展，為新一代芯片技術的發(fā)展奠定了堅實基礎。 “無極（WUJI）”微處理器采用了具有單個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性質，被認為是突破當前硅基芯片物理極限的關鍵。面對摩爾定律逼近物理極限的挑戰(zhàn)，二維半導體材料的研究和應用成為了全球科研界的熱點。 復旦大學的科研團隊經過五年的艱苦攻關，成功將二維半導體材料應用于集成電路中，實現了從陣列級或單管級到系統(tǒng)級集成的跨越。該微處理器集成了5900個晶體管，這一數字在國際上實現了二維邏輯芯片最大規(guī)模驗證紀錄，是二維半導體電子學工程化領域的一次重大突破。 “反相器是一個非常基礎且重要的邏輯電路，它的良率直接反映了整個芯片的質量。”周鵬教授介紹道，“在本項研究中，我們通過自主創(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態(tài)超低漏電等優(yōu)異性能，這是一個工程性的突破。” 為了確保芯片質量，團隊還采用了柔性等離子（Plasma）處理技術等低能量工藝對二維半導體表面進行加工，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驅動的一貫式協(xié)同工藝優(yōu)化技術，通過“原子級界面精準調控”與“全流程AI算法優(yōu)化”的雙引擎，實現了從材料生長到集成工藝的精準控制。 “無極（WUJI）”微處理器不僅集成了5900個晶體管，還采用了開源簡化指令集計算架構（RISC-V），這使得該芯片能夠兼容全球技術標準，未來可自主構建用戶生態(tài)，不受制于國外廠商的架構和IP專利。通過嚴格的自動化測試設備測試，團隊驗證了在1 kHz時鐘頻率下，千門級芯片可以串行實現37種32位RISC-V指令，滿足32位RISC-V整型指令集（RV32I）要求。 復旦大學集成芯片與系統(tǒng)全國重點實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域的領先地位，也為推動電子與計算技術進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送到千家萬戶，建立開放兼容的用戶生態(tài)。未來，我們還將繼續(xù)提高芯片集成度，尋找并搭建穩(wěn)定的工藝平臺，為開發(fā)具體的應用產品打下基礎。” 此次“無極（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。相關成果已于北京時間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注。 |
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