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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(lǐng)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(gòu)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(lǐng)域取得了里程碑式的進展，為新一代芯片技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。 “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(zhì)，被認為是突破當前硅基芯片物理極限的關(guān)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(jīng)過五年的艱苦攻關(guān)，成功將二維半導體材料應用于集成電路中，實現(xiàn)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(shù)字在國際上實現(xiàn)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(lǐng)域的一次重大突破。 “反相器是一個非�；A(chǔ)且重要的邏輯電路，它的良率直接反映了整個芯片的質(zhì)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(guān)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(zhì)量，團隊還采用了柔性等離子（Plasma）處理技術(shù)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(qū)動的一貫式協(xié)同工藝優(yōu)化技術(shù)，通過“原子級界面精準調(diào)控”與“全流程AI算法優(yōu)化”的雙引擎，實現(xiàn)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(gòu)（RISC-V），這使得該芯片能夠兼容全球技術(shù)標準，未來可自主構(gòu)建用戶生態(tài)，不受制于國外廠商的架構(gòu)和IP專利。通過嚴格的自動化測試設(shè)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(xiàn)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(lǐng)域的領(lǐng)先地位，也為推動電子與計算技術(shù)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(shù)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(chǎn)品打下基礎(chǔ)�！� 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(guān)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(guān)注。 |
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