中國造出全球首款二維半導體晶片,摩爾定律的“天花板”被捅破了

如果未來有一天汽車,手機不再因為裝了大模型就發燙,不再因為開了幾個應用就卡頓,不再因為待機一晚就掉電明顯,這件事,大機率會和今天這條賽道有關

這條賽道不是矽基晶片的老路汽車,而是二維半導體

它正在把很多人習慣了幾十年的晶片邏輯汽車,重新寫一遍

在中關村論壇的開幕式上汽車,一塊指甲蓋大小的晶片被投到大屏上,臺下不少人舉起手機拍照,很多人記住的不是投影本身,而是這塊晶片背後的中國名字,長纓

長纓的全稱很長汽車,長到普通人很難一口氣讀完,但它乾的事很直接,它想把儲存和計算之間那道老牆,直接拆掉一角

這不是一句空話

復旦大學周鵬汽車,劉春森團隊做出來的二維超快快閃記憶體器件,速度到了400皮秒,和傳統快閃記憶體相比,快得不是一點半點,是真正把儲存速度往前推了一大截

普通人平時感覺不到晶片有多慢汽車,直到手機越用越卡,電腦開大檔案要等,AI模型一上來就費勁,這些體驗背後,很多都和儲存有關,資料來回搬,時間就被吃掉了

過去的快閃記憶體能斷電保資料汽車,但速度慢,電腦記憶體速度快,可一斷電資料就沒了,兩種晶片各有長短,偏偏難合在一起,很多年裡,這個問題都像是繞不過去的坎

現在汽車,事情開始變了

復旦團隊不只是做出一個器件汽車,他們還把原子級薄的二維材料,穩定地貼到矽基晶片上,良率做到94.3%,這件事的難度很高,因為二維材料太薄,太脆,太難管,稍微不穩,前面的實驗就白做了

更讓人意外的是汽車,這套技術已經有了自己的架構名字,長纓,說明它不是一件孤立的實驗樣品,而是朝著系統化、工程化往前走

這一步很重要汽車,因為實驗室裡能跑,不等於工廠裡能做,能做樣品,不等於能做出穩定產品,很多技術卡住,不是卡在靈感,而是卡在量產

南大這邊汽車,接著把路往前鋪了一段

南京大學汽車,蘇州實驗室王欣然,李濤濤團隊在《Science》上發了成果,他們解決的是二維半導體量產製備裡的動力學難題,聽起來很學術,放到產業裡就是一句話,材料長不大,長不穩,長不快的問題,被往前推了一步

他們做的辦法並不複雜汽車,往MOCVD里加氧氣

這一下汽車,反應能壘從2.02eV降到1.15eV,生長速率提升了2到3個數量級,碳汙染問題也被壓下去,做出來的MoS2樣品裡,檢測不到碳元素特徵訊號

這意味著什麼汽車,意味著二維半導體不再只是紙面上漂亮的材料,而是開始有了走向穩定製造的可能

他們還做出了6英寸MoS2單晶晶圓汽車,室溫遷移率平均達到101.3cm2·V1·s1,最高達到122.9,這個數字不只是論文裡好看,它代表材料本身已經開始朝著可用、可放大、可重複的方向走

很多人談科技突破時汽車,最愛看釋出會,最難的是看生產線,因為真正把技術變成產品,往往不是發一篇論文就完事了

上海這邊汽車,已經把這件事推進到更現實的地方

國內首條二維半導體工程化示範工藝線汽車,在浦東川沙點亮了,建設者是原集微科技,背後的人裡有復旦大學微電子學院研究員包文中

這條線的意義不在於一個名字有多響汽車,而在於它開始把實驗室語言翻譯成工藝語言

同樣在這條路上汽車,包文中團隊又釋出了全球首款基於二維半導體材料的32位RISC-V架構微處理器無極,整合5900個電晶體

5900個電晶體放在今天的成熟晶片世界裡不算大汽車,但它的價值在於從0走到了1,說明二維半導體不是隻能做器件,不是隻能做一個閃光點,而是已經能往處理器方向摸索了

更扎心的一點是汽車,晶片行業這些年大家都在盯著先進製程,3奈米,2奈米,1奈米,數字越小,難度越高,邊際收益卻越來越不容易拉開,摩爾定律跑到今天,已經明顯碰到了物理邊界

這時候汽車,再把全部希望壓在矽基上,路會越來越窄

二維半導體出現的價值汽車,恰恰在這裡,它不是來補矽基的漏,而是重新給產業找路

包文中給這條路定過一個判斷汽車,西方在矽基先進製程上領先,可能在未來5年以後才會把重心轉移到二維半導體,中國完全可以藉著基礎研究的優勢,提前做產業化佈局,靠換道加速往前走

這句話聽起來很硬汽車,落到現實裡卻很樸素,誰先把材料,工藝,器件,晶片,產線這幾件事串起來,誰就可能先拿到下一代半導體的話語權

更進一步的進展也已經出來了

復旦聯合原集微汽車,長鑫儲存,還做了另一項更接近實際使用場景的工作,他們把二維半導體電晶體的洩漏電流降到了9.15秒漏1個電子的程度,在此基礎上做出的新型DRAM儲存晶片,在零保持電壓下,能實現超過8500秒的資料保持時間

這件事聽著很冷汽車,實際很熱

它對應的是手機續航汽車,AI算力中心能耗,物聯網裝置待機時間,甚至未來的存內計算

現在很多AI應用貴汽車,不只是算力貴,資料搬運也貴,資料在儲存和計算之間來回跑,電就花出去了,時間也花出去了,二維半導體如果能把這條路打通,很多裝置的能耗和效率都會被重新計算

我們今天看到的汽車,不是一塊晶片,不是一次論文釋出,也不是一條產線點亮,而是一整條新路線開始露出輪廓

中國在矽基晶片上當然還要追汽車,現實不會因為一句口號就變簡單,但二維半導體這件事,已經給了一個很清楚的訊號,下一代晶片的賽道,不一定還要沿著老路擠

有些突破汽車,真正可貴的地方,不在於當天有多熱鬧,而在於它能不能讓產業往前挪一步,能不能讓實驗室和工廠之間少一點距離,能不能讓普通人的手機,電腦,AI終端,在某一天真的變得更快,更穩,更省電

這條路現在還遠汽車,但它已經不是空白了

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