从实验室样品，走向车间示范线
2026 年 1 月 6 日，上海浦东川沙的千级洁净厂房正式通电投产。作为复旦大学成果转化项目，这条二维半导体工程化示范工艺线交由原集微科技运营。从 2025 年 6 月开工算起，整套产线的设备进场周期仅 100 天，前期资金投入接近 5 亿元。
这里要先理清一个关键概念：这是示范中试线，并不是能够大批量出货的量产工厂。
它承担的核心任务，更像技术的 “转换器”。把实验室里，只有科研人员熟练掌握的实验手段，转化成工厂可以稳定执行的标准化工艺文件、设备参数。追求的目标，是实现稳定可复现的产品良率。
很多实验室惊艳的技术原型，最终都卡在实验室到工厂转化这一关。这条示范线，就是要跨过这道现实门槛。而这条产线背后，核心成果就是名为 “无极” 的二维半导体芯片。
0.65 纳米薄膜上，实现 5900 个晶体管
“无极” 芯片的基底材料是二硫化钼，属于二维半导体，厚度仅有 0.65 纳米，大致相当于 1‑3 层原子堆叠。 在如此薄的材料上面制作电路，难度近似于在豆腐上雕花，稍微处理不当，材料就会直接损毁。
复旦周鹏团队，就在这种超薄材料上，完成了 5900 个晶体管的集成。 这个数字，放到全球行业背景里，才看得出分量。
2017 年，奥地利维也纳工业大学，做出当时全球复杂度最高的二维半导体电路，晶体管数量仅 115 个。八年时间，该纪录始终没有被打破。115 个晶体管，仅能够做简单演示，无法完整执行整套运算指令。
对比此前的行业纪录，5900 个晶体管实现了近五十倍的提升。2025 年 4 月 2 日，该成果刊发在《自然》主刊，它也是全球第一个采用二维半导体材料打造的 32 位 RISC‑V 架构微处理器。
不少人看到 1kHz 时钟频率会产生疑问，对比手机芯片数吉赫兹的主频，差距十分巨大。 在我看来，评判它不能拿消费级商用芯片的标准。它的意义属于 0 到 1 的突破：人类第一次在原子级超薄二维材料上，跑通完整的 32 位处理器。
功耗方面表现值得关注，芯片待机功耗仅为传统硅基芯片的五分之一。即便当前还处于微米工艺层级，能耗水平已经可以对标 28 纳米硅基芯片。微米工艺与 28 纳米，加工精度相差上千倍。这也预示，如果后续工艺继续迭代，二维材料的能耗优势还会进一步释放。
二维材料本身质地极薄，传统硅芯片的高温、刻蚀工序很容易对其造成不可逆损伤。团队采用两套思路破解难题，一方面做原子级界面精准调控，降低工艺对材料的伤害；另一方面引入 AI 算法，用机器学习筛选海量工艺参数组合。
工艺稳定性最终落到良率数据上。900 个反相器阵列测试，898 个可以正常工作，良率达到 99.77%。芯片行业有一个共识：单个样品成功可以依靠运气，大批量样品维持高良率，才代表真正形成可用工艺。
硅基赛道遇阻，寻找另外一条出路
既然硅基芯片已经发展几十年，为什么还要费力研发二维半导体？ 根源在于硅基摩尔定律的推进，现实阻碍越来越明显。
摩尔定律描述晶体管密度大约每 18‑24 个月翻番，过去几十年，依靠制程迭代，芯片性能持续提升。如今迭代周期不断拉长，继续向下突破的代价越来越沉重。
成本是第一道现实高墙。根据行业测算，3 纳米芯片单单设计费用就要 5.9 亿美元，还不包含晶圆生产。搭建一条 3 纳米产线，投入达到 150‑200 亿美元。全球范围内，有实力承担这种投入的企业屈指可数。三星已经将 1.4 纳米量产计划推迟到 2029 年。
成本之外，还有物理极限。硅晶体管不断缩小到接近原子尺度，量子隧穿效应带来漏电问题，芯片发热难以抑制。想要持续往下推进，高度依赖高端光刻设备，外部供应链层面又存在诸多限制。
顺着硅基的路径追赶，需要持续承受高昂成本，还要受外部设备约束。而二硫化钼这类二维半导体，材料本身特性，能够缓解硅基棘手的短沟道漏电难题。英特尔、三星、台积电等海外机构，也把二维半导体视作 1 纳米之后延续摩尔定律的备选方案。只是过去大多停留在方案规划，没有落地成可以运行指令的完整处理器。
不取代硅基，走兼容共存的产业化路线
“无极” 的产业化规划，有两点务实设计。 芯片选用开源的 32 位 RISC‑V 架构，避开 ARM、x86 的架构专利壁垒。RISC‑V 生态持续壮大，国内在这套生态中占有不小份额。
更关键的是工艺兼容性，整套流程大约七成工序，可以复用现有的硅基成熟产线，无需全部推倒重建，相关核心二维工艺已经拿到 20 多项发明专利。也就是说不需要完全新建一套工业体系，只需要改造部分关键环节。
团队对外公布了分阶段的时间规划： 2026 年 6 月完成通线，9 月实现等效 90 纳米小批量产出； 2027 年冲击等效 28 纳米； 2028 年向等效 5‑3 纳米迈进； 计划 2029‑2030 年，实现全国产装备等效 1 纳米方案。
需要强调，以上属于规划目标，不等于已经实现的现实成果。
除 “无极” 这款处理器之外，该团队还交出了存储方向的答卷：二维‑硅基混合架构闪存 “长缨（CY‑01）”。该成果于 2025 年 10 月刊发在《自然》，全片测试良率 94.3%。运算、存储两大核心器件相继取得突破，也打破了不少人的固有认知：二维半导体并非奔着全面替换硅基而来，更多是作为补充技术，和成熟硅基体系搭配协同发展。
现阶段，“无极” 还只是概念验证原型，性能距离当下商用芯片仍存在差距。它不会立刻冲进手机、高端算力芯片市场。产业化的第一站，瞄准物联网终端、各类传感器、柔性电子这类场景。在边缘设备领域发挥低功耗优势，开辟一条新赛道。
摩尔定律并没有被宣告终结，硅基芯片也不会就此退场。二维半导体更大的意义，是为芯片行业，多提供一条可以走通的备选路径。
八年前 115 个晶体管的二维电路，让很多人看不清前路。如今 5900 个晶体管已经实现，川沙洁净室的设备，正在向着规划中的未来节点持续打磨技术。
那么在你看来，相比于追求极致算力，低功耗的二维芯片，未来最先会改变我们生活里的哪些设备？