很难想象，在上海浦东川沙一座看上去有些传统、有些拥挤的工业园区，居然“隐居”着集成电路产业的未来。昨天，我国首条二维半导体工程化验证示范工艺线在这里点亮。
在硅基芯片日益逼近物理极限，全球竞争陷入焦灼的当下，二维半导体被公认为是未来芯片的重要形态。上海这条示范线的点亮，意味着这一革命性技术正在走出实验室，冲刺产业化。这不仅有利于推动集成电路行业沿着“摩尔定律”的指引继续高速向前，更为我国通过“换道超车”突破芯片装备和工艺瓶颈创造了难得的机遇。
用原子直接“搭建”集成电路
这条由原集微科技（上海）有限公司建设的示范线，如同一座缩微版的集成电路工厂。记者透过参观通道的玻璃看到，两座总面积近1000平方米的洁净室里摆满了各种半导体加工设备，包括光刻机。近10名身着全套防尘服、甚至连面部都包裹严实的技术人员，正在对设备进行调试。据透露，如果一切顺利，今年年中，整条示范线将完成联调，开始生产。
“我们做的，是用原子直接搭建集成电路。”原集微创始人，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、微电子学院研究员包文中表示，二维半导体不仅是材料的更迭，更是对晶体管物理极限的终极挑战。
当今的集成电路制造，考验的是人类在纳米尺度上“雕琢”晶体管的极限能力。随着硅基芯片尺度不断逼近原子级，漏电、发热等负效应横亘在产业面前，越来越难逾越。二维半导体技术采用了截然不同的路线，绕过了集成电路制造的最难环节——对硅基材料进行原子级打磨，而是让特定材料的原子自发地“生长”出来，直接形成厚度低至一个或几个原子的薄膜（近乎“二维平面”）。以这种工艺制备的芯片能完美抑制漏电，为电子流动提供一条阻力极小的“高速公路”，加工工艺也被大大简化。
包文中介绍，相比硅基半导体需要1500步以上的繁琐加工，二维半导体理论上可省去80%的流程，包括离子注入、外延生长等；尤其在光刻环节，甚至可用低级别的光刻机，实现当今最先进的集成电路制程。对于目前在极紫外（EUV）光刻机方面被严重卡脖子的中国而言，这条路一旦走通，无疑具有极为重要的战略意义。
5年内靠全国产实现1纳米
原集微是一家脱胎于复旦大学科研团队的企业，成立于2025年，去年底完成了近亿元的天使轮融资。创始人包文中在20年前就从石墨烯晶体管入手，开始研究二维半导体材料。
在复旦大学的一条实验线上，包文中和周鹏教授合作，首次突破二维半导体电子学工程化瓶颈，造出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”，集成了5900个晶体管，创下全球二维逻辑芯片最大规模验证纪录，性能达到国际同期最优水平。相关成果在去年4月发表在国际权威期刊《自然》上，受到国内外广泛关注。
包文中坦言，“无极”芯片代表了科研路线探索二维半导体的“天花板”。而要进一步有所作为，实现“从1到10再到100”的跨越，此次点亮的这条示范线是至关重要的一步。
据透露，示范线在今年6月完成设备联调“跑通”之后，将于9月前完成小批量制造，预计将用等效于硅基90纳米芯片制程，制造出兆字节（MB）级存储器和百万门级逻辑电路；今年底，将试生产存算融合的端侧算力产品。
在此基础上，原集微还公布了未来5年的发展路线图：在今年实现等效硅基90纳米的CMOS制程后，将于2027年利用成熟工艺的K线光刻机，实现等效硅基28纳米工艺；2028年，实现等效硅基5纳米甚至3纳米工艺；最终在2029年或2030年，基于全国产集成电路装备，实现等效1纳米工艺。这一路线图若能如期实现，则意味着我国集成电路产业将基于自主技术，追平世界最顶尖的工艺水平，从而完成历史性跨越。
图为原集微科技位于浦东川沙新镇的二维半导体工程化验证示范工艺线厂房。（文汇报记者张懿摄）
“上海速度”刷新行业纪录
点亮一条示范线，不仅是技术的胜利，更是上海深化产学研融合探索的一次成功探索。
从源头来看，高校正在扮演重要的“源头活水”角色。正如出席仪式的中国科学院院士、复旦大学校长金力所言，作为国内二维材料研究的中坚力量，复旦大学在集成电路设计、工艺优化迭代、逻辑验证领域均处于国内领先水平，为技术转化奠定坚实基础。而原集微示范线的推进，是复旦大学“基础研究-应用研究-产业转化”全链条创新能力的集中体现。
在生态培育上，上海也凭借得天独厚的优势，为集成电路产业的发展提供助力。市科委副主任翟金国表示，上海已将二维半导体作为未来产业培育的重要方向，通过产业基金、人才对接等全链条服务，支持龙头企业牵头组建创新联合体。据透露，目前原集微已经和国内顶尖集成电路企业形成合作，在示范线运行之前就初步验证了二维半导体技术，打消了产业界的质疑。
同时，浦东新区和川沙镇也通过优质的营商服务，为科技初创企业成长扫清难关。包文中透露，示范线从开工到设备进厂，只用了100天，这样的“上海速度”出乎许多人预期，刷新了行业纪录。
在二维半导体这条前沿赛道上，原集微作为一家初创企业，正利用上海给予它的全方位支持奋力奔跑，力争在“后摩尔时代”为我国半导体产业高水平自立自强作出贡献。
包文中表示，基于二维半导体的优异特性，基于它制作的芯片，可在许多领域大展身手。比如其突出的低功耗和低发热特性，特别适合用于端侧算力，未来装备这种芯片的无人机，完全可以像机器人一样自主飞行、执行任务。另外，二维半导体还具有突出的抗辐照性能，可装备在航天器和卫星上，从而在漫长太空之旅中经受住宇宙射线的侵袭。
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