智能家居、智慧醫(yī)療、自動(dòng)駕駛、無人機(jī)、機(jī)器人……在智能時(shí)代，芯片的重要性不言而喻，而半導(dǎo)體材料又決定著高性能芯片的未來發(fā)展上限。二維半導(dǎo)體作為新興的戰(zhàn)略領(lǐng)域，或成為突破卡脖子的困境的重要關(guān)鍵方向。
2025年6月13日，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)孵化的原集微科技（上海）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“原集微”）二維半導(dǎo)體工程化驗(yàn)證示范工藝線啟動(dòng)儀式暨生態(tài)合作峰會(huì)在上海市浦東新區(qū)川沙新鎮(zhèn)舉行。這條示范性工藝線的啟動(dòng)，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)開辟自主研發(fā)新賽道，是上海半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展重要成果，為上海乃至全國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了新動(dòng)能。
從0到1的技術(shù)突破
從早期碳納米管、石墨烯（非半導(dǎo)體材料），發(fā)展至二硫化鉬等二維半導(dǎo)體材料，其原子級(jí)平整結(jié)構(gòu)與二維電子氣特性，被認(rèn)為是1nm以下集成電路的理想材料。
“當(dāng)制程節(jié)點(diǎn)推進(jìn)至2納米以下時(shí)，傳統(tǒng)硅基材料和器件結(jié)構(gòu)將遭遇物理極限。”復(fù)旦大學(xué)光電研究院院長(zhǎng)褚君浩表示，在半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，“BeyondMoore”（超越摩爾定律）的技術(shù)體系以能帶調(diào)控工藝集成、新原理器件及低功耗特性為核心，旨在突破傳統(tǒng)芯片在5納米以下制程中面臨的密度提升瓶頸與功耗激增問題。
以英偉達(dá)H100芯片為例，若要實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)十至數(shù)百TOPS（萬億次運(yùn)算）的算力水平，傳統(tǒng)芯片架構(gòu)在功耗控制與算力密度方面已顯瓶頸。即便通過西部太陽能等清潔能源支撐數(shù)據(jù)中心，仍需從底層材料技術(shù)尋求突破。而二維材料的原子級(jí)厚度與獨(dú)特電子輸運(yùn)特性，為“BeyondMoore”領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，為解決高性能計(jì)算中的算力需求與能耗矛盾提供了新路徑。
而復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)孵化的原集微正是“在原子級(jí)尺度搭建集成電路”的理念，在二維集成電路領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，成功打通從材料制備到器件制造的全套工藝，已在《Nature》期刊發(fā)表多篇成果。
原集微創(chuàng)始人包文中表示，近期團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了近6000個(gè)晶體管的芯片制造，且通過工藝迭代良率顯著提升，目前技術(shù)水平與國(guó)際并駕齊驅(qū)。上海川沙的工程化示范工藝線聚焦全鏈條研發(fā)，70%設(shè)備可沿用硅基現(xiàn)有設(shè)備，僅部分工藝因二維材料“薄”的特性需定制化改良。
此外，團(tuán)隊(duì)還規(guī)劃短期于2025年底至2026年上半年推出DRAM產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)百萬門級(jí)電路制造，長(zhǎng)期則通過2.5D/3D先進(jìn)封裝技術(shù)推動(dòng)二維半導(dǎo)體與硅基產(chǎn)業(yè)融合，立志成為“二維半導(dǎo)體的臺(tái)積電”。
從實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果到產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建
早在2006年，包文中就開始研究二維晶體管，2015年在復(fù)旦大學(xué)繼續(xù)推進(jìn)研究。通過10年的工藝積累，團(tuán)隊(duì)攻克了二維集成電路制造的完整制程，建立了二維半導(dǎo)體工藝庫，同時(shí)還自主研發(fā)了專用工藝設(shè)備，并搭建起二維半導(dǎo)體的生態(tài)體系，具備從晶圓生長(zhǎng)、集成工藝、器件建模、電路設(shè)計(jì)，再到封裝測(cè)試的完整能力。
歷次工業(yè)革命的經(jīng)驗(yàn)表明，科技始于創(chuàng)新、成于金融、興于產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，我國(guó)正推動(dòng)生產(chǎn)要素的創(chuàng)新配置，從傳統(tǒng)債券融資轉(zhuǎn)向風(fēng)險(xiǎn)投資，以支持科技創(chuàng)新。討論會(huì)上，多位專家學(xué)者表示，從實(shí)驗(yàn)室的成果到實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景落地，甚至推動(dòng)構(gòu)建起生態(tài)產(chǎn)業(yè)十分重要。
“團(tuán)隊(duì)從0到1的原創(chuàng)科研成果，如今在川沙啟動(dòng)工程化示范工藝線，正是推動(dòng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵一步?！卑闹斜硎荆瑸榧铀偌夹g(shù)轉(zhuǎn)化，研究團(tuán)隊(duì)于2025年成立原集微，與復(fù)旦大學(xué)完成了上千萬元的技術(shù)轉(zhuǎn)化交易，組建了20余人的青年工程師團(tuán)隊(duì)和10多位頂尖科學(xué)家顧問團(tuán)。
要構(gòu)建成熟穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，除了科技企業(yè)自身的技術(shù)創(chuàng)新，也少不了外部環(huán)境的支持。作為企業(yè)的落戶地，川沙新鎮(zhèn)黨委副書記、鎮(zhèn)長(zhǎng)沈敏表示，原集微公司作為集成電路前沿產(chǎn)業(yè)的新銳力量，不僅在二維半導(dǎo)體關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)取得了從0到1的突破性成果，也充分做好了從1到10的產(chǎn)研轉(zhuǎn)化準(zhǔn)備。他表示，川沙新鎮(zhèn)政府將全力支持該項(xiàng)目未來從10到100的發(fā)展，為企業(yè)提供全方位的服務(wù)和支持，致力于構(gòu)建一個(gè)開放共享、互利共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。
“二維半導(dǎo)體作為集成電路領(lǐng)域的未來產(chǎn)業(yè)，上海將通過產(chǎn)業(yè)基金的引導(dǎo)、稅收優(yōu)惠、土地保障等政策，吸引產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)集聚發(fā)展，打造專業(yè)化的二維半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聚集地，形成產(chǎn)業(yè)型協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。”上海市科委相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
