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【导语】随着摩尔定律逼近物理极限，二维半导体作为破局关键备受瞩目。6月13日，原集微科技宣布启动二维半导体工程化验证示范工艺线，计划2026年实现硅基28纳米性能的二维半导体集成芯片，并预计2029年全球量产基于二维材料的低功耗边缘算力芯片。二维半导体以其独特的原子级厚度和无悬挂键属性，展现出栅控能力强、功耗低等优势，为晶体管尺寸微缩提供新路径。上海市科委高度重视二维半导体技术布局，积极支持关键核心技术攻关，推动产学研融合，旨在打造二维半导体产业聚集地，引领后摩尔时代芯片产业发展。

摩尔定律逼近物理极限，具有单个原子层厚度的二维半导体是目前国际公认的破局关键，业界探索如何将二维半导体材料应用于集成电路中。6月13日，原集微科技（上海）有限公司（以下简称：原集微）宣布启动二维半导体工程化验证示范工艺线。原集微计划2026年实现硅基28纳米性能的(de)二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)集成芯片，并实现和硅基材料的异质集成，2029年全球量产首款基于二维材料的低功耗边缘算力芯片。

原集微由复旦大学微电子学院研究院研究员包文中2025年创办。集成电路进入3nm以下技术节点，传统芯片制造技术面临极大挑战。当传统三维半导体材料的厚度减薄到5nm及以下时，表面由于存在悬挂键，其造成的散射导致器件迁移率降低，阈值电压难以精确调控，从而导致电流控制能力降低、工艺复杂度提升。

而二维半导体由于其天然的原子级厚度和表面无悬挂键的独特属性，电子能在原子厚度的平面内无损输运，并能被优良调控，具有栅控能力(lì)强(qiáng)、功(gōng)耗(hào)低(dī)、工(gōng)艺(yì)简(jiǎn)化(huà)等(děng)优(yōu)势(shì)，有(yǒu)利(lì)于(yú)晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)的(de)尺(chǐ)寸(cùn)微(wēi)缩(suō)。“晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)就(jiù)像(xiàng)水(shuǐ)管(guǎn)，评(píng)价(jià)一(yī)个(gè)晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)的(de)好(hǎo)坏(huài)，就(jiù)要(yào)看(kàn)水(shuǐ)管(guǎn)开(kāi)的(de)时(shí)候(hou)水(shuǐ)流(liú)非(fēi)常(cháng)大(dà)，关的(de)时(shí)候(hou)一(yī)滴(dī)水(shuǐ)都(dōu)不(bù)能(néng)漏(lòu)。”包(bāo)文中(zhōng)表(biǎo)示(shì)，二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)表(biǎo)面(miàn)光(guāng)滑(huá)无(wú)缺(quē)陷(xiàn)，就(jiù)像(xiàng)内(nèi)壁(bì)光(guāng)滑(huá)的(de)水(shuǐ)管(guǎn)，能(néng)够(gòu)良(liáng)好(hǎo)控(kòng)制(zhì)开(kāi)和(hé)关。同(tóng)时(shí)，二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)只(zhǐ)有(yǒu)单(dān)个(gè)原(yuán)子(zi)层(céng)厚(hòu)度(dù)，厚(hòu)度(dù)决(jué)定(dìng)了(le)未(wèi)来(lái)先(xiān)进(jìn)制(zhì)程(chéng)的(de)器(qì)件(jiàn)性(xìng)能(néng)。

二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)微(wēi)处(chù)理(lǐ)器(qì)“无(wú)极(jí)”。

包(bāo)文中(zhōng)2006年(nián)开(kāi)始(shǐ)从(cóng)事(shì)二(èr)维(wéi)材(cái)料(liào)的(de)电(diàn)子(zi)器(qì)件(jiàn)基(jī)础(chǔ)和(hé)应(yīng)用(yòng)研(yán)究(jiū)，2015年(nián)在(zài)复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)搭(dā)建(jiàn)世(shì)界(jiè)首(shǒu)条(tiáo)二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)专(zhuān)用(yòng)试(shì)验(yàn)线(xiàn)，推(tuī)动(dòng)二维半导体材料在工程实际应用的关键技术研究。今年4月，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制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”，该成果突破二维半导体电子学工程化瓶颈，首次实现5900个晶体管的集成度，相关成果发表于《自然》期刊。

联合团队开发AI驱动的一贯式协同工艺优化技术，通过“原子级界面精准调控+全流程AI算法优化”实现精准控制。包文中曾表示，二维半导体研发工艺参数的复杂性远超传统硅基工艺。二维半导体作为一种最薄的半导体形态，必须采用更温和、精细的工艺方法进行“雕刻”，“如果把制造硅基芯片比作在石头上雕刻，那么二维芯片就是在一块豆腐上雕花。”

目前，原集微计划利用工程化验证示范工艺线，围绕二维半导体材料，重点突破大面积高质量二维单晶晶圆的材料和工艺协同优化，攻克二维半导体材料和硅基工艺的兼容性问题，开发二维集成电路关键核心工艺。“这么多年，我们都在研究器件工艺，而工艺研究在学术界的性价比较低，因为发不了太好的论文。但我们一直在啃硬骨头，啃完以后把这些单步工艺全部联立起来，只有集成工艺优化好了，良率提升了，才能做出真正的芯片。”包文中表示。

上海市科委有关部门负责人表示，在全球半导体产业经历重大变革之际，二维半导体作为后摩尔时代的关键材料，承载着突破芯片性能瓶颈、重塑产业竞争格局的重要使命。为培育二维半导体未来产业，市科委高度重视二维半导体前沿技术的前瞻性布局，近年来持续支持材料制备、器件工艺、集成技术等关键核心技术攻关，推动产学研深度融合。同时将积极搭建公共服务平台，为企业提供技术研发、中试验证、检验认证等一站式服务。建设重点产业园区，通过产业基金引导、税收优惠、土地保障等政策，吸引(yǐn)产(chǎn)业(yè)链(liàn)上(shàng)下(xià)游(yóu)企(qǐ)业(yè)集聚(jù)发(fā)展(zhǎn)，打(dǎ)造(zào)专(zhuān)业(yè)化(huà)的(de)二(èr)维(wéi)半导体产业聚集地，形成协同创新的产业生态。