編輯丨王多魚

排版丨水成文

摩爾定律正在逼近物理極限，如何突破這一瓶頸成了全世界集成電路領域科研工作者關注的事情，重要路徑之一是利用新材料實現電子器件的迭代。

由于傳統體半導體存在諸如漏極感應勢壘降低、界面散射導致的遷移率下降以及由半導體帶寬決定的受限電流開/關比等問題，近來對后硅半導體的探索愈發激烈。這些挑戰促使人們尋找更先進的材料，原子層厚度的二維半導體由此成為一種潛在的解決方案。

2025 年 4 月 2 日，復旦大學周鵬教授、包文中教授作為共同通訊作者，在Nature期刊發表了題為：A RISC-V 32-bit microprocessor based on two-dimensional semiconductors 的研究論文。

該研究成功研制全球首款基于二維半導體材料的 32 位 RISC-V 架構微處理器原型——“無極”。在 32 位輸入指令的控制下，“無極”可以實現最大為 42 億的數據間的加減運算，最長可達 10 億條精簡指令集的程序編寫。該研究克服了二維電路晶圓級集成的重大挑戰，展示了二維集成電路技術超越硅材料的巨大潛力。

經過十多年的研發進展，近期在晶圓級生長和器件制造方面的發展已促使二維半導體電子學取得重大突破。然而，集成度仍局限于幾百個晶體管。

在這項最新研究中，研究團隊描述了一種基于二硫化鉬（MoS2）晶體管的精簡指令集計算架構（RISC-V）微處理器——“無極”（WUJI），其能夠在 5900 個二硫化鉬晶體管上執行標準的 32 位指令，可實現最大為 42 億的數據間的加減運算，最長可達 10 億條精簡指令集的程序編寫，并且基于二維半導體技術構建了一個完整的標準單元庫。該庫包含 25 種邏輯單元。為與硅集成電路的發展保持同步，研究團隊還對二維邏輯電路的工藝流程和設計進行了協同優化。

總的來說，這項綜合的制造與設計方法克服了二維電路晶圓級集成的重大挑戰，并成功研制出一種開創性的二硫化鉬微處理器原型，展示了二維集成電路技術超越硅材料的巨大潛力。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08759-9