■原集微科技計劃三年內重點突破材料與硅基工藝兼容等核心難題，建成國際領先的二維半導體示范商業化產線，依托自主技術實現1—2納米級芯片性能，率先實現二維半導體技術的商業化落地

本報記者 查睿

國內首條二維半導體工程化驗証示范工藝線6月中旬在上海啟動，2029年有望實現全球首款二維材料芯片的量產。這意味著，上海在全球二維半導體產業競爭中領先一個身位。

二維半導體材料作為上海未來產業的重點方向之一，不僅實現了“從0到1”的關鍵技術突破，還成功推進至“從1到10”的產學研轉化階段，當下正致力於打通“從10到100”的產品商業化道路，有望在芯片競爭中開辟出全新賽道。

“上海方案”有望換道超車

早在2022年，上海在國內率先發布未來產業行動方案，明確提出要積極推動二維半導體材料等未來非硅基半導體材料技術研究和布局。

二維半導體材料為什麼被置於如此重要的戰略地位？答案便是，延續半個多世紀的“摩爾定律”，目前已逼近物理極限。

“晶體管是芯片的最基本元件，它就像是受水龍頭控制的‘水管’，‘水流’就是電子。當‘水管’越做越小，‘水管’內壁很難加工光滑，‘水流’不暢、關不緊等問題就隨之而來。”復旦大學微電子學院研究員、原集微科技創始人包文中這樣解釋。

這就是今天硅基芯片面臨的困境。目前主流半導體使用硅材料，隨著硅基晶體管尺寸的不斷縮小，制造工藝的難度呈指數級上升。包文中表示，這意味著硅基“摩爾定律”——集成電路中的晶體管數量每隔18個月增加一倍的發展狀態——將走到盡頭。

復旦大學光電研究院院長褚君浩表示，當制程節點推進至2納米以下時，硅基芯片先進制程不僅工藝復雜度呈指數級上升，難以控制漏電，而且成本飆升。傳統硅基芯片的微縮之路愈發艱難，世界需要一種新的材料來制造更小、更強的“水管”。

為此，上海早早便意識到，硅基芯片的局限性，反而是二維新材料的機遇。深耕未來材料的“上海方案”，或許能為我國半導體產業實現換道超車提供全新機遇。

“破局‘摩爾定律’，二維材料幾乎是完美答案。其‘原子級厚度’與獨特電子輸運特性，可有效解決這一問題，這是用二維材料制作芯片的優勢所在。”褚君浩解釋道。

“二維材料應用在半導體領域，能實現電子的精准調控，有效抑制漏電，還為電子的流動提供了一條低阻力的二維‘高速公路’。這種超薄結構使得制造1納米及以下節點的晶體管變得更為簡單。”原集微科技工藝工程師告訴記者，全球半導體業內已經公認二維半導體能夠為1納米及以下節點提供新范式，在相同的制程條件下，可使芯片性能實現大幅提升。

原型產品性能國際最優

二維新材料所具備的潛質，也吸引了全球半導體產業的關注。前不久，美國將其列入國家微電子戰略關鍵領域，歐盟也宣布加大科研投入，台積電等行業巨頭也在抓緊布局。

據預測，到2035年全球二維半導體市場規模將達300億—500億美元，佔據先進半導體市場的10%—15%。 下轉 4版（上接第1版）包文中表示，二維半導體不僅是突破“摩爾定律”的關鍵，更在雲端高性能計算、邊緣端低功耗算力、先進傳感器、可穿戴器件等廣泛市場中有著撒手锏級應用。

這也意味著，誰先掌握二維半導體的產業化突破，誰將率先搶佔全球百億美元以上的市場。

機會總是垂青有准備者。上海在這場全球競爭中，不僅率先實現了二維半導體“從0到1”的技術突破，還成功研發出“從1到10”的原型產品。

通過10年的工藝積累，包文中團隊攻克了二維集成電路制造的完整制程，建立了二維半導體工藝庫，還自主研發出專用設備，並搭建起二維半導體的生態體系，具備從晶圓生長、集成工藝、器件建模、電路設計，到封裝測試的完整能力。

今年4月，包文中和復旦大學周鵬教授組成的聯合攻關團隊，在《自然》期刊發表了重磅成果，宣布成功研制出全球首款基於二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器——“無極”。“無極”成功集成了5900個晶體管，首次突破二維半導體電子學工程化瓶頸，在全球創下二維邏輯芯片最大規模驗証紀錄，相關性能達到國際同期最優水平，而待機功耗僅為傳統硅基芯片的五分之一。

團隊成員告訴記者，二維半導體芯片的微縮度和集成度還有巨大提升空間，未來產業化后將快速縮小與硅基芯片的差距。

工藝平台面向全球開放

一項前沿技術要從實驗室走向市場，離不開產學研的深度融合和產業生態的精心培育。

“目前，我們在浦東新區川沙新鎮建設一條工程性示范性產線，實現從實驗室到工業化‘從10到100’的跨越。”為加速技術轉化，包文中團隊於2025年成立原集微科技，與復旦大學完成了上千萬元的技術轉化交易，組建了20余人的青年工程師團隊和有10多位頂尖科學家的顧問團。

“我們的目標是打造二維半導體界的‘台積電’。”原集微科技計劃三年內重點突破材料與硅基工藝兼容等核心難題，建成國際領先的二維半導體示范商業化產線，依托自主技術實現1—2納米級芯片性能，率先實現二維半導體技術的商業化落地。到2029年，有望實現全球首款二維材料芯片的量產，用於低功耗邊緣算力等場景。

“二維半導體作為集成電路領域的未來產業發展方向，上海將通過產業基金引導、稅收優惠、土地保障等政策，吸引產業鏈上下游的優質企業匯聚於此，共同塑造一個專業化的二維半導體產業集聚高地，形成產業型協同創新的產業生態。”上海市科委相關負責人表示。

“未來通線后，我們也將逐步開放示范性工藝線的器件模型和工藝庫，讓全國乃至全世界有意向研發二維半導體或者二維硅基異質集成芯片的學術團隊和產業公司，都可以委托上海的這一工藝平台來制造。”包文中表示。

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