2025年4月2日,复旦大学实验室里的一块金黄色芯片突然成了全球科技圈的焦点。这块芯片名字叫“无极(WUJI)”,别看它只有指甲盖那么大,里面却塞了5900个晶体管。更厉害的是,它用的是二维半导体材料,厚度只有0.65纳米——也就是头发丝的十万分之一。这个成果直接打破了国际纪录,比之前奥地利团队在2017年做的115个晶体管多了整整51倍,相关论文当天就登上了《自然》杂志的封面。

复旦大学的包文中研究员打了个比方:“以前造芯片像是在石头上刻字,现在就像在豆腐上绣花。”因为二维材料太薄太软,稍微用点力就会弄坏。为了搞定这个难题,团队花了整整五年时间,从材料生长到电路设计全链条都是自己摸索出来的。

现在手机电脑用的芯片基本都是硅做的,但硅的物理极限快到头了。科学家们发现,像二硫化钼(MoS₂)这样的二维材料,厚度只有一个原子层,功耗只有硅芯片的十分之一。不过这种材料特别难伺候,用化学气相沉积法(CVD)做出来的材料经常坑坑洼洼,缺陷率高达15%。
复旦团队这次用AI帮忙,把材料缺陷率压到了0.23%。他们还在12英寸的晶圆上做出了均匀的单层材料,这尺寸比之前实验室里的小打小闹大了好几倍。用包文中的话说:“我们给每道工序都上了双保险,就像给豆腐裹了层保护膜再下刀雕刻。”

芯片制造有112道关键工序,参数组合多到根本算不过来。团队前几年攒了5.6TB的工艺数据,这次直接喂给AI模型。用博士生敖明睿的话说:“AI就像个超级厨师,一晚上能尝遍所有调料组合。”比如在优化接触层工艺时,AI只用了三天就找到最佳方案,把接触电阻从1200欧姆·微米降到了200。
靠着这招,他们做出了900个反相器阵列,测试发现898个都能正常工作,良率冲到了99.77%。这个数字把国际同行都看傻了——之前大家能做到80%就算烧高香了。

“无极”芯片用的是开源的RISC-V架构,能跑37种32位指令,做加减法能算到42亿次。这个选择很有讲究,现在国外有些公司动不动就用专利卡脖子,用开源架构就不用看别人脸色了。数据显示,中国企业对RISC-V的贡献度三年翻了一倍,现在已经占到全球的37%。
团队还留了个后手——70%的工序能用现有硅基产线完成,剩下20多项核心技术都申请了专利。用周鹏教授的话说:“我们要让技术从实验室走进老百姓家。”

《经济学人》杂志说“无极”现在还是“实验室玩具”,毕竟它主频只有1kHz,和商用芯片差得远。但台积电已经悄悄开始测试二维材料和硅基芯片的混合方案,说明这路子确实有戏。
复旦团队自己也清楚,想把芯片量产还得翻三座大山:材料均匀性、长期稳定性测试、还有RISC-V生态建设。不过有国家集成电路产业基金和科技部的专项支持,这些难题应该难不倒中国科学家。就像周鹏说的:“当年5G也是从实验室走出来的,我们有信心再赢一次。”
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