日前，全國首條二維半導體工程化示范工藝線首次正式點亮。這條占地約1000平方米的示范工藝線位于上海浦東新區，由原集微科技（上海）有限公司（以下簡稱“原集微科技”）建設。這標志著全球首款基于二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器“無極”背后的技術，正式從實驗室走向生產線。基于該工藝線生產的首批產品實現初步功能驗證，表明我國二維半導體已具備從科研走向規模化制造的基礎條件。

原集微科技創始人包文中在接受科技日報記者專訪時說：“我們有理由相信，二維半導體的器件性能可以在較短時間內追上硅基半導體，最終形成和硅基半導體長期共存、應用互補的局面。”

半導體制造提效升級

走進位于浦東新區川沙新鎮的原集微科技生產車間，透過參觀通道的玻璃幕墻，記者看到，工藝線上有包括光刻機在內的多種半導體加工設備。5名身著防塵服的技術人員正在進行調試，現場一派忙碌景象。

一位工程師告訴記者，該示范工藝線定位為二維半導體工程化驗證平臺，利用光刻、刻蝕以及薄膜等工藝，對二維半導體晶圓進行精密工藝加工，制備晶體管。面對二維半導體上百道工藝參數的復雜耦合難題，包文中帶領團隊創新采用“原子級界面精準調控+全流程AI算法優化”雙引擎技術，通過機器學習高效篩選最優工藝參數組合，大幅提升了生產效率和工藝穩定性。

成立于2025年2月的原集微科技，是國內首家專注于二維半導體集成電路制造的高技術企業。

2025年4月，復旦大學教授周鵬及包文中聯合團隊發布了全球首款基于二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器“無極”。兩個月后，二維半導體工程化示范工藝線正式啟動建設。根據規劃，該示范工藝線將于今年6月實現通線運行，預計今年底前將實現等效硅基90納米 CMOS制程和MB級存儲器驗證，并結合先進封裝與硅基融合技術，開展存算一體產品的小批量生產。原集微科技旗下企業——原集微（上海）電子有限公司總經理喻濤認為：“這條線的價值就在于，證明了我們不但能做頂級科研，而且能把產業界認可的產品做出來。”

全國首條二維半導體工程化示范工藝線的點亮，是實現“從1到10再到100”的至關重要的一步，為半導體制造的“換道加速”吹響了號角。

包文中憧憬道：“2027年，我們將努力實現等效硅基28納米工藝；2028年，將提供等效硅基5納米甚至3納米工藝方案；2030年，利用二維半導體‘換道加速’，力爭實現和國際先進制程的同步。”

仍需攻克多道難關

與傳統硅基半導體相比，二維半導體具備顛覆性優勢。在電子傳輸效率上，二維材料構建的“平面電子高速公路”能讓電子幾乎不發生垂直方向的散射，且運動速度遠超硅基材料電子運動的速度；在功耗控制上，其天然的原子級厚度，完美解決了硅基半導體的短溝道漏電難題；在材料體系上，二維半導體以二硫化鉬、二硒化鎢等過渡金屬硫族化合物為核心，材料來源豐富。

業內專家指出，二維半導體要真正實現產業化，還需邁過材料、生態等難關。材料制備的規模化與均勻性是首要挑戰。二維半導體材料具有極薄的特點，給加工帶來很大挑戰。包文中打了個比方——如果說硅材料是一塊花崗巖，可用斧頭和鑿子把它雕塑成人像，那么二維半導體材料則是一塊豆腐，輕輕一碰就會破損，要用它雕塑人像必須特別小心。

此外，產業生態的構建則是更長期的考驗。當前，針對二維半導體的器件模型、設計規則、工藝設計套件尚未建立，上下游產業鏈也未形成閉環。從專用設備的研發、封裝測試技術的適配，到終端應用場景的開發，都需要跨領域協同創新。

從實驗室成果到工程化示范，二維半導體在上海邁出了產業化的關鍵一步。包文中說：“西方在硅基先進制程上領先，可能會在5年以后才會把重心轉移到二維半導體，那我們完全可以借助國內基礎研究上的優勢，提前開始二維半導體產業化的布局和探索，實現‘換道加速’。”

未來，隨著產業化技術的持續迭代和生態的逐步完善，二維半導體制造有望成為我國半導體產業的重要技術路線并加速發展。