全球最大規(guī)模二維半導體微處理器發(fā)布

科技日報上海4月2日電 (馮妍 記者王春)“雕塑同樣的物品，用豆腐雕刻比用玉石雕刻更難，因為材料的脆弱大大提升了雕刻難度。”復旦大學研究員包文中向記者形象地描述了使用二維半導體與傳統(tǒng)硅基半導體制造微處理器的難度區(qū)別。記者2日從該校獲悉，全球首款基于二維半導體材料的32位RISC-V架構(gòu)微處理器“無極”登上《自然》雜志。“無極”由復旦大學周鵬、包文中團隊打造，是目前為止全球最大規(guī)模的二維半導體微處理器。

此前，國際學術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界經(jīng)過10余年攻關(guān)，已成功制造出只有數(shù)百個原子長度、若干個原子厚度的高性能基礎(chǔ)器件。而將這些“原子級精密元件”組裝成完整的集成電路系統(tǒng)，卻始終受困于工藝精度與規(guī)模均勻性的協(xié)同良率控制難題。

經(jīng)過5年技術(shù)攻關(guān)和迭代，研究團隊在該領(lǐng)域取得了突破性成果。“通過自主創(chuàng)新的特色集成工藝，‘無極’集成晶體管達5900個，實現(xiàn)了二維邏輯功能全球最大規(guī)模驗證紀錄。”周鵬說。

“無極”的工藝流程非常復雜，參數(shù)設(shè)置依靠人工很難完成。周鵬說，團隊創(chuàng)新開發(fā)了AI驅(qū)動工藝優(yōu)化技術(shù)，通過“原子級界面精準調(diào)控+全流程AI算法優(yōu)化”雙引擎，實現(xiàn)了從材料生長到集成工藝的精準控制，可以迅速確定參數(shù)優(yōu)化窗口，提升晶體管良率。

通過概念驗證后，“無極”正在計劃進入中試階段。據(jù)介紹，在“無極”的電路集成工藝中，70%左右的工序可直接沿用現(xiàn)有硅基生產(chǎn)線成熟技術(shù)，而核心的二維特色工藝也已構(gòu)建包含20余項工藝發(fā)明專利，結(jié)合專用工藝設(shè)備的自主技術(shù)體系，為未來的產(chǎn)業(yè)化落地鋪平道路。

周鵬介紹：“在待機條件下，3微米尺寸的二維半導體和28納米尺寸的傳統(tǒng)半導體耗能是一樣的。”這意味著在同樣大小和規(guī)模的情況下，二維半導體處理器耗能將大大低于傳統(tǒng)處理器。

周鵬還表示，二維半導體將會與傳統(tǒng)的硅基半導體長期共存互補。從遠期來看，二維半導體微處理器會沿用傳統(tǒng)微處理器的設(shè)備接口等，能直接應(yīng)用于各種傳統(tǒng)應(yīng)用場景。“無極”采用的RISC-V是一種開源的計算架構(gòu)。“我們相信，它將會對我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的未來產(chǎn)生深遠影響。”他說。