国产半导体产业“换道加速”

日前，全国首条二维半导体工程化示范工艺线首次正式点亮。这条占地约1000平方米的示范工艺线位于上海浦东新区，由原集微科技（上海）有限公司（以下简称“原集微科技”）建设。这标志着全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极”背后的技术，正式从实验室走向生产线。基于该工艺线生产的首批产品实现初步功能验证，表明我国二维半导体已具备从科研走向规模化制造的基础条件。

原集微科技创始人包文中在接受科技日报记者专访时说：“我们有理由相信，二维半导体的器件性能可以在较短时间内追上硅基半导体，最终形成和硅基半导体长期共存、应用互补的局面。”

半导体制造提效升级

走进位于浦东新区川沙新镇的原集微科技生产车间，透过参观通道的玻璃幕墙，记者看到，工艺线上有包括光刻机在内的多种半导体加工设备。5名身着防尘服的技术人员正在进行调试，现场一派忙碌景象。

一位工程师告诉记者，该示范工艺线定位为二维半导体工程化验证平台，利用光刻、刻蚀以及薄膜等工艺，对二维半导体晶圆进行精密工艺加工，制备晶体管。面对二维半导体上百道工艺参数的复杂耦合难题，包文中带领团队创新采用“原子级界面精准调控+全流程AI算法优化”双引擎技术，通过机器学习高效筛选最优工艺参数组合，大幅提升了生产效率和工艺稳定性。

成立于2025年2月的原集微科技，是国内首家专注于二维半导体集成电路制造的高技术企业。

2025年4月，复旦大学教授周鹏及包文中联合团队发布了全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极”。两个月后，二维半导体工程化示范工艺线正式启动建设。根据规划，该示范工艺线将于今年6月实现通线运行，预计今年底前将实现等效硅基90纳米 CMOS制程和MB级存储器验证，并结合先进封装与硅基融合技术，开展存算一体产品的小批量生产。原集微科技旗下企业——原集微（上海）电子有限公司总经理喻涛认为：“这条线的价值就在于，证明了我们不但能做顶级科研，而且能把产业界认可的产品做出来。”

全国首条二维半导体工程化示范工艺线的点亮，是实现“从1到10再到100”的至关重要的一步，为半导体制造的“换道加速”吹响了号角。

包文中憧憬道：“2027年，我们将努力实现等效硅基28纳米工艺；2028年，将提供等效硅基5纳米甚至3纳米工艺方案；2030年，利用二维半导体‘换道加速’，力争实现和国际先进制程的同步。”

仍需攻克多道难关

与传统硅基半导体相比，二维半导体具备颠覆性优势。在电子传输效率上，二维材料构建的“平面电子高速公路”能让电子几乎不发生垂直方向的散射，且运动速度远超硅基材料电子运动的速度；在功耗控制上，其天然的原子级厚度，完美解决了硅基半导体的短沟道漏电难题；在材料体系上，二维半导体以二硫化钼、二硒化钨等过渡金属硫族化合物为核心，材料来源丰富。

业内专家指出，二维半导体要真正实现产业化，还需迈过材料、生态等难关。材料制备的规模化与均匀性是首要挑战。二维半导体材料具有极薄的特点，给加工带来很大挑战。包文中打了个比方——如果说硅材料是一块花岗岩，可用斧头和凿子把它雕塑成人像，那么二维半导体材料则是一块豆腐，轻轻一碰就会破损，要用它雕塑人像必须特别小心。

此外，产业生态的构建则是更长期的考验。当前，针对二维半导体的器件模型、设计规则、工艺设计套件尚未建立，上下游产业链也未形成闭环。从专用设备的研发、封装测试技术的适配，到终端应用场景的开发，都需要跨领域协同创新。

从实验室成果到工程化示范，二维半导体在上海迈出了产业化的关键一步。包文中说：“西方在硅基先进制程上领先，可能会在5年以后才会把重心转移到二维半导体，那我们完全可以借助国内基础研究上的优势，提前开始二维半导体产业化的布局和探索，实现‘换道加速’。”

未来，随着产业化技术的持续迭代和生态的逐步完善，二维半导体制造有望成为我国半导体产业的重要技术路线并加速发展。