这类芯片，中国实现里程碑式突破

（原标题：这类芯片，中国实现里程碑式突破）

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来源：内容编译自IEEE，谢谢。

中国科学家称，一块微芯片拥有近 6,000 个晶体管，每个晶体管只有三个原子厚，是迄今为止用二维材料制成的最复杂的微处理器。

新器件采用半导体二硫化钼制成，这种材料由一层钼原子夹在两层硫原子之间构成。科学家们希望，一旦硅材料无法继续发展，二硫化钼等二维材料能够使摩尔定律得以延续。

上海复旦大学微电子学院教授包文忠表示：“尽管二维材料十多年来一直被广泛推崇，但其当前发展的真正限制因素并非单一器件的性能，因为许多二维电子设备在实验室水平上已经运行良好。人们之所以不断质疑二维材料的实用性，是因为缺乏可扩展、可重复且与工业流程兼容的集成技术体系。”

这款名为RV32-WUJI的新微芯片拥有5931个采用现有CMOS技术制造的二硫化钼晶体管。研究人员表示，相比之下，此前最大的二维逻辑电路由156个二硫化钼晶体管组成。鲍哲南表示，这些新发现标志着“二维半导体材料从器件级实验室研究向系统级工程应用的转变，为后硅时代的半导体技术提供了一种可行的替代方案”。

RV32-WUJI 搭载RISC-V架构，能够执行标准 32 位指令。（“RISC” 代表“精简指令集计算机”。）RISC-V于 2010 年首次推出，提供一套开源的模块化核心指令集，旨在促进其广泛应用和创新。这款新处理器构建在绝缘蓝宝石基板上，该基板将晶体管彼此电子隔离。研究人员还为这款新芯片开发了一个完整的标准单元库，其中包含 25 种逻辑单元，用于执行“与”和“或”等基本功能。

二维半导体和晶圆级制造工艺的复杂性可能导致许多潜在的故障点。为了应对这些挑战，鲍哲南的团队利用机器学习来优化每个工艺步骤。总而言之，尽管只有实验室级别的制造能力，研究人员仍实现了 99.77% 的制造良率。

包文中表示： “基于我们现有的研究成果，我们计划探索二维集成电路的广泛应用场景，例如物联网终端的边缘计算芯片和智能传感芯片。这些应用场景不仅能更快地展现二维半导体的竞争力，还能为未来更高密度芯片的发展提供积极的反馈。”

目前，晶体管沟道区域（器件的关键特征尺寸）的长度为3微米。包表示，科学家们计划使用更好的光刻工具“进一步缩小沟道尺寸，以提高集成密度”。

RV32-WUJI 在 1 千赫兹频率下执行运算时仅消耗 0.43 毫瓦的功率。鲍哲南承认，硅芯片可能拥有比新器件多数百万倍的晶体管，工作频率也比新器件快数百万倍。然而，他补充道，他们的新工作是基于大学实验室级别的设备和洁净室环境进行的。相比之下，“从上个世纪至今，全球在硅基半导体方面投入了大量的研发资源，”包说道。如果业界能够拥抱二维半导体，“我们相信，赶超硅基半导体性能的速度将比我们想象的要快。”

https://spectrum.ieee.org/2d-semiconductors-molybdenum-disulfide

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