在半导体科学领域，一场关于材料极限与技术创新的竞赛正在如火如荼地进行。随着摩尔定律逐渐逼近物理学的边界，科学家们将目光转向了二维半导体材料，这种仅具有单个原子层厚度的物质，被视为打破当前集成电路发展瓶颈的关键。
多年来，国际学术界与产业界携手并进，在晶圆级二维材料生长技术上取得了显著成就，成功研制出高性能的基础器件，这些器件的长度可达数百个原子，厚度则仅为若干个原子。然而，在复旦团队取得突破性进展之前，二维半导体数字电路的最高集成度纪录仅停留在115个晶体管，这一纪录由奥地利维也纳工业大学的团队于2017年创造。
面对二维半导体电子学集成度的巨大挑战，复旦大学微电子学院的周鹏与包文中联合团队，在2025年4月2日，于国际顶级期刊Nature上发表了一项重磅研究——“基于二维半导体的RISC-V 32比特微处理器”。该研究不仅突破了二维半导体电子学的集成度瓶颈，更成功研制出了全球首款基于二硫化钼（MoS2）材料的32位RISC-V架构微处理器，命名为“无极（WUJI）”。
“无极”寓意着从无到有、追求无限可能的精神。这款微处理器在32位指令的驱动下，能够执行高达42亿次的数据运算，支持GB级的数据存储与访问，并允许编写长达10亿条指令的程序。它包含了5900个二硫化钼场效应晶体管，以及由17级级联逻辑元件构成的最大逻辑路径，这些元件需要在单个时钟周期内完成顺序评估。
为了形象地解释二维芯片与硅基芯片的区别，微电子学院研究员包文中用了一个生动的比喻：“如果把制造硅基芯片比作在石头上雕刻，那么二维芯片就是在一块豆腐上雕花。”二维半导体作为最薄的半导体形态，其加工过程需要更加温和且精细的工艺方法。
“无极”芯片采用了四层结构设计，包括源极、漏极层以及包含底层工作晶体管的栅极层。这些层次在前道工序（FEOL）中精心构建，以确保芯片的性能与稳定性。该芯片由4V的电源电压供电，并受外部时钟信号的精确调控，能够独立运行，无需任何外部偏置或控制信号。
在“无极”芯片的研发过程中，复旦团队不仅克服了二维半导体材料在集成电路应用中的诸多技术难题，更展示了二维半导体在未来电子学领域中的巨大潜力。这一成果不仅为二维半导体材料的应用开辟了新的道路，更为集成电路的发展注入了新的活力。
随着“无极”芯片的成功研制，二维半导体材料在集成电路中的应用前景愈发广阔。科学家们相信，在不久的将来，二维半导体材料将引领集成电路领域的新一轮革命，推动信息技术的持续进步与发展。
同时，“无极”芯片的成功也离不开复旦团队的辛勤付出与不懈探索。他们凭借深厚的科研功底和创新的科研精神，攻克了一个又一个技术难关，最终取得了这一具有里程碑意义的成果。
展望未来，随着二维半导体材料研究的不断深入和技术的不断成熟，我们有理由相信，将会有更多基于二维半导体材料的创新成果涌现出来，为人类社会的信息技术发展贡献更多的智慧和力量。
