中国科学家在新型半导体技术领域取得里程碑式突破。复旦大学微电子学院周鹏教授团队近日在国际顶级学术期刊《自然》发表研究成果，成功研制出全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“天工一号”。半导体封测展了解到，该处理器集成5900个二维晶体管，创下该技术路线集成规模的世界纪录，标志着我国在下一代半导体技术研发领域取得领先优势。

一、突破“原子级制造”瓶颈

“想象一下在豆腐上雕刻比在玉石上雕刻更精细的图案，”项目联合负责人包文中研究员用生动的比喻解释技术难点，“二维材料的原子级厚度特性使其加工难度呈指数级上升。”半导体封测展了解到，研究团队通过五年攻关，创新开发出“智能原子制造“技术，将单层二硫化钼等二维材料的制备精度控制在原子级别，解决了大规模集成电路制造的均一性难题。

周鹏教授介绍：“我们开发的AI辅助工艺优化系统，能够实时监控并调整超过200个关键制程参数，使晶体管良率提升至产业化要求水平。”这项突破性技术已申请20余项核心专利，构建起完整自主的知识产权体系。

二、开创“混合制造”新模式

值得关注的是，“天工一号”创新性地采用了“硅基兼容”的制造策略。研究团队证实，该处理器70%的制造工序可直接沿用现有硅基芯片生产线设备，仅核心层需要专用二维工艺设备。半导体封测展了解到，这种“混合制造”模式大幅降低了产业化的技术门槛和改造成本。

测试数据显示，这款二维处理器在3微米工艺节点下，其待机功耗与28纳米硅基芯片相当。“这意味着在同等集成度下，二维半导体能实现数量级的能效提升，”周鹏指出，“特别适合物联网、边缘计算等低功耗场景。”

三、推动计算架构革新

“天工一号”采用开源的RISC-V指令集架构，其模块化设计理念与二维半导体的可定制特性高度契合。项目组构建了完整的工具链支持，包括专用编译器、仿真器和调试器，为后续应用开发奠定基础。

行业专家认为，这项突破具有双重战略意义：一方面为突破传统硅基芯片的性能瓶颈提供了新路径；另一方面借助RISC-V开放生态，有望构建自主可控的新型计算技术体系。目前，研究团队正与产业界合作推进中试验证，预计两年内可实现小批量流片。

“二维半导体不会取代硅基技术，而是开辟新的应用赛道。”周鹏强调，“就像碳纤维与钢材的关系，两者将形成互补共生的产业格局。”半导体封测展了解到，随着“天工一号”的问世，全球半导体产业正式步入“后硅时代”多元化发展的新阶段。

文章来源：科技日报