摘要:深夜的复旦大学实验室灯火通明,科研人员举着一块指甲盖大小的金色芯片,向世界宣告:中国绕开西方封锁,用-豆腐上雕花-的极致工艺,造出了全球首款二维半导体芯片!
深夜的复旦大学实验室灯火通明,科研人员举着一块指甲盖大小的金色芯片,向世界宣告:中国绕开西方封锁,用-豆腐上雕花-的极致工艺,造出了全球首款二维半导体芯片!
这枚名为-无极-的芯片集成了5900个晶体管,比国际最高纪录暴涨51倍,更让ASML的天价光刻机沦为摆设。
一、-豆腐雕花-的东方魔法
在传统芯片制造领域,光刻机是绕不开的-神坛-。
ASML的EUV光刻机售价高达1.5亿欧元,内部13.5纳米极紫外光的生成需要以每秒5万次的频率汽化锡滴,精度误差不能超过0.1纳米——相当于从月球上打中地球的一枚硬币。
但复旦大学团队选择了一条完全不同的路:用单层二硫化钼(MoS₂)这种厚度仅0.7纳米的二维材料,像搭乐高积木一样堆叠出晶体管。
这种工艺有多难? 包文中教授打了个比方:传统硅基芯片是雕刻大理石,而二维材料就像在豆腐上雕花,稍有不慎就会碎成渣。
团队为此研发了柔性等离子处理技术,用低能量粒子-温柔-加工材料表面,既保持原子层完整,又能精准控制电路结构。
二、AI助攻的逆袭密码
2021年,博士生敖明睿和周秀诚接手课题时,实验室里堆满了失败的样品。
二维半导体工艺环环相扣,前一道工序的微小偏差会导致后序全盘崩溃。
他们曾卡在某道工序三个月,最后发现是前五步的温度参数出了问题。
转机出现在AI算法的加入。
团队把十年积累的工艺数据喂给AI模型,让它推荐最优参数组合。
原本需要上千次试错的流程,现在只需几十次就能找到解决方案。
这种-原子级界面调控+AI全流程优化-的双引擎模式,让良率从50%飙升至99.77%。
三、绕开EUV的国产化路径
-无极-芯片最狠的一招,是70%的工艺直接沿用现有硅基生产线,剩下30%的核心技术申请了20多项专利。
这意味着中国企业不需要重建厂房,只需改造部分设备就能量产。
对比ASML的EUV光刻机,这种工艺成本直降60%。
更绝的是,-无极-用微米级工艺实现了28纳米硅基芯片的功耗水平,待机功耗仅为传统器件的1-5。
在无人机、智能手表等移动端场景,这种低功耗优势堪称降维打击。
四、全球产业链大地震
-无极-问世的冲击波让半导体巨头集体失眠:ASML市值单日蒸发220亿欧元,三星包机飞往上海求合作,台积电内部报告首次承认-摩尔定律可能失效-。
中国芯片的突围不止在实验室。
中芯国际的28nm成熟制程产能已达每月70万片,掌控全球41%的市场。
这种-农村包围城市-的策略,让美国在成熟制程领域的封锁彻底失效。
五、藏在原子里的未来战争
二维半导体的秘密远不止于此。
单层MoS₂的电子迁移率比硅材料高200%,相当于把乡间小路升级成八车道高速。
这种特性让-无极-在AI计算、图像识别等场景比传统芯片快40%。
更惊人的是材料潜力。
通过堆叠不同二维材料,科学家能定制出-百变芯片-——转角堆叠的WS₂-MoSe₂异质结可发射激光,二硫化钼与钙钛矿结合能打造高效太阳能电池。
这些特性让二维半导体成为打开量子计算、柔性电子的万能钥匙。
结语
当ASML还在打磨EUV光刻机的木质船舷时,中国芯片的量子巨轮已升起风帆。
从-卡脖子-到-撕开口子-,这场逆袭不仅关乎技术突破,更是一场关于创新路径的文明较量。
吴汉明院士说得好:-我们不是要替代硅基时代,而是要开启芯片文明的第二纪元。
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来源:健康比利