面对摩尔定律逼近物理极限的全球性挑战,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,科学家们一直在探索如何将二维半导体材料应用于集成电路中。 十多年来,国际学术界与产业界已掌握晶圆级二维材料生长技术,成功制造出拥有数百个原子长度、若干个原子厚度的高性能基础器件。但是在复旦团队取得新突破之前,国际上最高的二维半导体数字电路集成度仅为115个晶体管,由奥地利维也纳工业大学团队在2017年实现。 核心难题在于,要将这些原子级精密元件组装成完整的集成电路系统,依旧受制于工艺精度与规模匀性的协同良率控制。2025年4月2日,“科学探索奖”信息电子领域获奖人、复旦大学微电子学院周鹏与复旦大学包文中联合团队,在Nature发表题为“A RISC-V 32-Bit Microprocessor Based on Two-dimensional Semiconductors”(基于二维半导体的RISC-V 32比特微处理器)的研究论文。 该团队突破二维半导体电子学集成度瓶颈,成功研制全球首款基于二维半导体材料(二硫化钼MoS2)的32位RISC-V架构微处理器“无极(WUJI)”。在32位输入指令的控制下,“无极(WUJI)”可以实现最大为42亿的数据间的加减运算,支持GB级数据存储和访问,以及最长可达10亿条精简指令集的程序编写。