很難想象，在上海浦東川沙一座看上去有些傳統、有些擁擠的工業園區，居然“隱居”著集成電路產業的未來。昨天，我國首條二維半導體工程化驗證示范工藝線在這里點亮。
在硅基芯片日益逼近物理極限，全球競爭陷入焦灼的當下，二維半導體被公認為是未來芯片的重要形態。上海這條示范線的點亮，意味著這一革命性技術正在走出實驗室，沖刺產業化。這不僅有利于推動集成電路行業沿著“摩爾定律”的指引繼續高速向前，更為我國通過“換道超車”突破芯片裝備和工藝瓶頸創造了難得的機遇。
用原子直接“搭建”集成電路
這條由原集微科技（上海）有限公司建設的示范線，如同一座縮微版的集成電路工廠。記者透過參觀通道的玻璃看到，兩座總面積近1000平方米的潔凈室里擺滿了各種半導體加工設備，包括光刻機。近10名身著全套防塵服、甚至連面部都包裹嚴實的技術人員，正在對設備進行調試。據透露，如果一切順利，今年年中，整條示范線將完成聯調，開始生產。
“我們做的，是用原子直接搭建集成電路。”原集微創始人，復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室、微電子學院研究員包文中表示，二維半導體不僅是材料的更迭，更是對晶體管物理極限的終極挑戰。
當今的集成電路制造，考驗的是人類在納米尺度上“雕琢”晶體管的極限能力。隨著硅基芯片尺度不斷逼近原子級，漏電、發熱等負效應橫亙在產業面前，越來越難逾越。二維半導體技術采用了截然不同的路線，繞過了集成電路制造的最難環節——對硅基材料進行原子級打磨，而是讓特定材料的原子自發地“生長”出來，直接形成厚度低至一個或幾個原子的薄膜（近乎“二維平面”）。以這種工藝制備的芯片能完美抑制漏電，為電子流動提供一條阻力極小的“高速公路”，加工工藝也被大大簡化。
包文中介紹，相比硅基半導體需要1500步以上的繁瑣加工，二維半導體理論上可省去80%的流程，包括離子注入、外延生長等；尤其在光刻環節，甚至可用低級別的光刻機，實現當今最先進的集成電路制程。對于目前在極紫外（EUV）光刻機方面被嚴重卡脖子的中國而言，這條路一旦走通，無疑具有極為重要的戰略意義。
5年內靠全國產實現1納米
原集微是一家脫胎于復旦大學科研團隊的企業，成立于2025年，去年底完成了近億元的天使輪融資。創始人包文中在20年前就從石墨烯晶體管入手，開始研究二維半導體材料。
在復旦大學的一條實驗線上，包文中和周鵬教授合作，首次突破二維半導體電子學工程化瓶頸，造出了全球首款基于二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器“無極”，集成了5900個晶體管，創下全球二維邏輯芯片最大規模驗證紀錄，性能達到國際同期最優水平。相關成果在去年4月發表在國際權威期刊《自然》上，受到國內外廣泛關注。
包文中坦言，“無極”芯片代表了科研路線探索二維半導體的“天花板”。而要進一步有所作為，實現“從1到10再到100”的跨越，此次點亮的這條示范線是至關重要的一步。
據透露，示范線在今年6月完成設備聯調“跑通”之后，將于9月前完成小批量制造，預計將用等效于硅基90納米芯片制程，制造出兆字節（MB）級存儲器和百萬門級邏輯電路；今年底，將試生產存算融合的端側算力產品。
在此基礎上，原集微還公布了未來5年的發展路線圖：在今年實現等效硅基90納米的CMOS制程后，將于2027年利用成熟工藝的K線光刻機，實現等效硅基28納米工藝；2028年，實現等效硅基5納米甚至3納米工藝；最終在2029年或2030年，基于全國產集成電路裝備，實現等效1納米工藝。這一路線圖若能如期實現，則意味著我國集成電路產業將基于自主技術，追平世界最頂尖的工藝水平，從而完成歷史性跨越。
圖為原集微科技位于浦東川沙新鎮的二維半導體工程化驗證示范工藝線廠房。
“上海速度”刷新行業紀錄
點亮一條示范線，不僅是技術的勝利，更是上海深化產學研融合探索的一次成功探索。
從源頭來看，高校正在扮演重要的“源頭活水”角色。正如出席儀式的中國科學院院士、復旦大學校長金力所言，作為國內二維材料研究的中堅力量，復旦大學在集成電路設計、工藝優化迭代、邏輯驗證領域均處于國內領先水平，為技術轉化奠定堅實基礎。而原集微示范線的推進，是復旦大學“基礎研究-應用研究-產業轉化”全鏈條創新能力的集中體現。
在生態培育上，上海也憑借得天獨厚的優勢，為集成電路產業的發展提供助力。市科委副主任翟金國表示，上海已將二維半導體作為未來產業培育的重要方向，通過產業基金、人才對接等全鏈條服務，支持龍頭企業牽頭組建創新聯合體。據透露，目前原集微已經和國內頂尖集成電路企業形成合作，在示范線運行之前就初步驗證了二維半導體技術，打消了產業界的質疑。
同時，浦東新區和川沙鎮也通過優質的營商服務，為科技初創企業成長掃清難關。包文中透露，示范線從開工到設備進廠，只用了100天，這樣的“上海速度”出乎許多人預期，刷新了行業紀錄。
在二維半導體這條前沿賽道上，原集微作為一家初創企業，正利用上海給予它的全方位支持奮力奔跑，力爭在“后摩爾時代”為我國半導體產業高水平自立自強作出貢獻。
包文中表示，基于二維半導體的優異特性，基于它制作的芯片，可在許多領域大展身手。比如其突出的低功耗和低發熱特性，特別適合用于端側算力，未來裝備這種芯片的無人機，完全可以像機器人一樣自主飛行、執行任務。另外，二維半導體還具有突出的抗輻照性能，可裝備在航天器和衛星上，從而在漫長太空之旅中經受住宇宙射線的侵襲。
