延续摩尔
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当硅逼近极限,这家初创企业抢滩原子级芯片新赛道
36氪· 2026-02-09 10:24
行业背景:摩尔定律的挑战与二维半导体的兴起 - 传统硅基芯片遵循的“摩尔定律”(晶体管数量每18-24个月翻倍)在3纳米及以下节点正面临物理极限的根本性挑战,性能提升空间日益有限 [2] - 全球半导体产业正并行推进“延续摩尔”(在硅体系内结构创新)和“超越摩尔”(寻找下一代技术)两条路径,二维半导体是“超越摩尔”路径中最具潜力的方向之一 [3] - 二维半导体是指沟道厚度仅为一个或几个原子层的新型材料,其原子级厚度能带来更强的栅控能力、更低的漏电流和更优的功耗性能,有望在不依赖极端复杂结构的前提下继续推动器件性能演进 [3] 技术突破:从实验室验证到工程化探索 - 复旦大学团队于2025年4月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“无极(WUJI)”,首次实现了基于二维半导体材料5900个晶体管的集成度,突破了二维半导体电子工程化瓶颈 [4] - “无极”芯片目前集成的5900多个晶体管,沟道尺寸仍是微米级,且仅为NMOS逻辑电路,并非完整的CMOS芯片,其整体性能参数相当于上个世纪的英特尔8080处理器水平,主要价值在于证明了二维半导体能做系统级逻辑 [11] - 团队下一步的核心目标是实现从NMOS转向CMOS,并将晶体管尺寸缩小到百纳米甚至更小,最终在集成度、性能、良率和可靠性方面达到产业可接受的阈值 [11] 产业化进程:工程化示范线的建设与意义 - 原集微科技(上海)有限公司在2025年6月启动国内首条二维半导体工程化验证示范工艺线建设,并于同年12月获得近亿元天使轮融资,目前该示范线已在上海浦东新区川沙新镇正式点亮 [6] - 这条示范产线对应的硅基制程节点大约在180纳米(相当于2000年前后的水平),对初创企业而言是投入和风险相对可控的选择 [12] - 该产线的目标是先在180纳米节点上,把二维半导体CMOS工艺完整跑通,实现从几千个晶体管到百万门级的集成规模,做出单片机或兆级别的存储单元,若能实现稳定流片并达到一定良率,将是一个足以引起工业界高度关注的突破 [12] 竞争格局与机会窗口 - 全球半导体巨头如台积电、三星、英特尔等均已将二维半导体列为1纳米节点后最有可能代替硅的晶体沟道材料,并展示了各自研发的原型器件 [8] - 在二维半导体这一全新赛道,全球目前可以说是站在同一起跑线上,但国际巨头的核心精力仍集中在硅基技术上,未来几年是关键的窗口期,若国内不抓紧推进产业化和工程平台建设,积累的科研优势可能被迅速抹平,差距会被巨头的工程化资源优势迅速拉开 [8][13] - 国内在二维半导体的材料、物理、化学性质等科研层面起步早、基础不薄弱,甚至领先,真正的挑战在于将新型材料做成可量产集成电路的工程化环节 [13] 技术优势与产业化逻辑 - 延续摩尔定律的路径(如使用EUV光刻机、发展GAA及CFET三维结构)性价比正在迅速下降,晶体管结构和工艺越来越复杂,但性能提升有限且良率难以控制,投入与产出的边际效益趋近于零 [9] - 二维半导体的核心优势在于其本身是原子级厚度沟道材料,可实现栅电极对电子的精准调控,为电子流动提供低阻力的二维“高速公路”,这使得微缩晶体管尺寸更为简单,可显著简化工艺流程,从而降低成本、提升良率 [9] - 从“第一性原理”看,晶体管的“终极形态”本就应该是原子级厚度的沟道材料,这样才能实现速度和功耗的最佳状态 [10] 公司战略与发展规划 - 公司研发过程中引入AI驱动的一体化工艺优化,以应对芯片制造流程超过2000个工艺步骤、未来可能达3000步以上的复杂性,AI可以大幅加速工艺优化进程,弥补初创公司无法用几十年、数万亿美元去重复硅基工艺优化过程的短板 [14] - 公司将重点推进二维材料表征和量测层面的工艺规范和标准建设,计划与高校及科研团队共同参与制定相关标准,以协同上游材料厂商、设备厂商及下游封装和设计企业,构建不完整的产业生态 [15] - 公司本轮融资的核心用途是扩充人才团队、洁净间建设、工艺设备采购以及工艺研发,旨在使二维定制工艺与产业主流设备更高效地协同适配,加速集成工艺迭代,提升良率与制造效率,实现从“实验线”到“生产线”的跨越 [16]