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來源：內容編譯自IEEE，謝謝。
中國科學家稱，一塊微晶片擁有近 6,000 個電晶體，每個電晶體只有三個原子厚，是迄今為止用二維材料製成的最複雜的微處理器。
新器件採用半導體二硫化鉬製成，這種材料由一層鉬原子夾在兩層硫原子之間構成。科學家們希望，一旦矽材料無法繼續發展，二硫化鉬等二維材料能夠使摩爾定律得以延續。
上海復旦大學微電子學院教授包文忠表示：“儘管二維材料十多年來一直被廣泛推崇，但其當前發展的真正限制因素並非單一器件的效能，因為許多二維電子裝置在實驗室水平上已經執行良好。人們之所以不斷質疑二維材料的實用性，是因為缺乏可擴充套件、可重複且與工業流程相容的整合技術體系。”
這款名為RV32-WUJI的新微晶片擁有5931個採用現有CMOS技術製造的二硫化鉬電晶體。研究人員表示，相比之下，此前最大的二維邏輯電路由156個二硫化鉬電晶體組成。鮑哲南表示，這些新發現標誌著“二維半導體材料從器件級實驗室研究向系統級工程應用的轉變，為後矽時代的半導體技術提供了一種可行的替代方案”。
RV32-WUJI 搭載RISC-V架構，能夠執行標準 32 位指令。（“RISC” 代表“精簡指令集計算機”。）RISC-V於 2010 年首次推出，提供一套開源的模組化核心指令集，旨在促進其廣泛應用和創新。這款新處理器構建在絕緣藍寶石基板上，該基板將電晶體彼此電子隔離。研究人員還為這款新晶片開發了一個完整的標準單元庫，其中包含 25 種邏輯單元，用於執行“與”和“或”等基本功能。
二維半導體和晶圓級製造工藝的複雜性可能導致許多潛在的故障點。為了應對這些挑戰，鮑哲南的團隊利用機器學習來最佳化每個工藝步驟。總而言之，儘管只有實驗室級別的製造能力，研究人員仍實現了 99.77% 的製造良率。
包文中表示： “基於我們現有的研究成果，我們計劃探索二維積體電路的廣泛應用場景，例如物聯網終端的邊緣計算晶片和智慧感測晶片。這些應用場景不僅能更快地展現二維半導體的競爭力，還能為未來更高密度晶片的發展提供積極的反饋。”
目前，電晶體溝道區域（器件的關鍵特徵尺寸）的長度為3微米。包表示，科學家們計劃使用更好的光刻工具“進一步縮小溝道尺寸，以提高整合密度”。
RV32-WUJI 在 1 千赫茲頻率下執行運算時僅消耗 0.43 毫瓦的功率。鮑哲南承認，矽晶片可能擁有比新器件多數百萬倍的電晶體，工作頻率也比新器件快數百萬倍。然而，他補充道，他們的新工作是基於大學實驗室級別的裝置和潔淨室環境進行的。相比之下，“從上個世紀至今，全球在矽基半導體方面投入了大量的研發資源，”包說道。如果業界能夠擁抱二維半導體，“我們相信，趕超矽基半導體效能的速度將比我們想象的要快。”
參考連結
https://spectrum.ieee.org/2d-semiconductors-molybdenum-disulfide
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