智能家居、智慧医疗、自动驾驶、无人机、机器人……在智能时代,芯片的重要性不言而喻,而半导体材料又决定着高性能芯片的未来发展上限。二维半导体作为新兴的战略领域,或成为突破卡脖子的困境的重要关键方向。
6月13日,复旦大学科研团队孵化的原集微科技(上海)有限公司(以下简称“原集微”)二维半导体工程化验证示范工艺线启动仪式暨生态合作峰会在上海市浦东新区川沙新镇举行。
这条示范性工艺线的启动,标志着国产集成电路产业开辟自主研发新赛道,是上海半导体产业高质量发展重要成果,为上海乃至全国半导体产业的转型升级提供了新动能。
会议现场
从0到1的技术突破
从早期碳纳米管、石墨烯(非半导体材料),发展至二硫化钼等二维半导体材料,其原子级平整结构与二维电子气特性,被认为是1nm以下集成电路的理想材料。
“当制程节点推进至2纳米以下时,传统硅基材料和器件结构将遭遇物理极限。”复旦大学光电研究院院长褚君浩表示,在半导体技术发展进程中,“BeyondMoore”(超越摩尔定律)的技术体系以能带调控工艺集成、新原理器件及低功耗特性为核心,旨在突破传统芯片在5纳米以下制程中面临的密度提升瓶颈与功耗激增问题。
以英伟达H100芯片为例,若要实现每秒数十至数百TOPS(万亿次运算)的算力水平,传统芯片架构在功耗控制与算力密度方面已显瓶颈。即便通过西部太阳能等清洁能源支撑数据中心,仍需从底层材料技术寻求突破。而二维材料的原子级厚度与独特电子输运特性,为“BeyondMoore”领域的重要发展方向,为解决高性能计算中的算力需求与能耗矛盾提供了新路径。
而复旦大学科研团队孵化的原集微正是“在原子级尺度搭建集成电路”的理念,在二维集成电路领域取得突破性进展,成功打通从材料制备到器件制造的全套工艺,已在《Nature》期刊发表多篇成果。
原集微创始人包文中表示,近期团队实现了近6000个晶体管的芯片制造,且通过工艺迭代良率显著提升,目前技术水平与国际并驾齐驱。上海川沙的工程化示范工艺线聚焦全链条研发,70%设备可沿用硅基现有设备,仅部分工艺因二维材料“薄”的特性需定制化改良。
此外,团队还规划短期于2025年底至2026年上半年推出DRAM产品,实现百万门级电路制造,长期则通过2.5D/3D先进封装技术推动二维半导体与硅基产业融合,立志成为“二维半导体的台积电”。
原集微创始人包文中在会上发表主题分享
从实验技术成果到产业生态构建
早在2006年,包文中就开始研究二维晶体管,2015年在复旦大学继续推进研究。通过10年的工艺积累,团队攻克了二维集成电路制造的完整制程,建立了二维半导体工艺库,同时还自主研发了专用工艺设备,并搭建起二维半导体的生态体系,具备从晶圆生长、集成工艺、器件建模、电路设计,再到封装测试的完整能力。
历次工业革命的经验表明,科技始于创新、成于金融、兴于产业。当前,我国正推动生产要素的创新配置,从传统债券融资转向风险投资,以支持科技创新。讨论会上,多位专家学者表示,从实验室的成果到实际应用场景落地,甚至推动构建起生态产业十分重要。
“团队从0到1的原创科研成果,如今在川沙启动工程化示范工艺线,正是推动技术从实验室走向产业化的关键一步。”包文中表示,为加速技术转化,研究团队于2025年成立原集微,与复旦大学完成了上千万元的技术转化交易,组建了20余人的青年工程师团队和10多位顶尖科学家顾问团。
要构建成熟稳定的产业生态,除了科技企业自身的技术创新,也少不了外部环境的支持。
作为企业的落户地,川沙新镇党委副书记、镇长沈敏表示,原集微公司作为集成电路前沿产业的新锐力量,不仅在二维半导体关键技术环节取得了从0到1的突破性成果,也充分做好了从1到10的产研转化准备。他表示,川沙新镇政府将全力支持该项目未来从10到100的发展,为企业提供全方位的服务和支持,致力于构建一个开放共享、互利共赢的产业生态环境。
“二维半导体作为集成电路领域的未来产业,上海将通过产业基金的引导、税收优惠、土地保障等政策,吸引产业链上下游企业集聚发展,打造专业化的二维半导体产业聚集地,形成产业型协同创新的产业生态。”上海市科委相关负责人表示。
南方+记者 朱红鲜 张晋
【作者】 朱红鲜;张晋
长三角观察