上世纪六十年代，英特尔的创始人之一戈登摩尔在一篇观察评论报道中提出，在成本基本不变的情况下，芯片上的晶体管数量大约每18–24个月翻一倍，计算能力随之指数级提升。
半导体产业半个世纪以来的快速发展，也在不断验证这条“摩尔定律”。人们的普遍感受是，手机更快了、电脑更强了，而且越用越便宜。
但事实上，随着芯片零件越做越小，越做越密，“摩尔定律”的传统演进逻辑正逐渐“失效”。
尤其当制程推进至3纳米及以下节点后，硅基材料在纳米尺度下已逼近物理极限，单纯依靠结构创新实现性能提升的空间愈发有限，摩尔定律的核心逻辑正面临根本性挑战。
在这一背景下，全球半导体产业正在同时推进两条路径，一条是“延续摩尔”，通过结构创新，在硅体系内继续向极限逼近。另一条是“超越摩尔”，通过新材料、新架构、新计算范式，寻找下一代技术。二维半导体，正是后者中被普遍认为最具潜力的方向之一。
所谓二维半导体，是指沟道厚度仅为一个或几个原子层的新型半导体材料，原子级厚度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。
但问题的关键在于，能否将这样原子级的半导体材料做成芯片。
对于这一问题，一支来自复旦大学的团队，给出了阶段性答案。2025年4月，经过十年的科研沉淀，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、包文中联合团队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）”，该成果突破了二维半导体电子工程化瓶颈，首次实现了基于二维半导体材料5900个晶体管的集成度。
但在创始团队看来，这远不是终点。
“‘无极’芯片只是用学术研究的范式达到的天花板，我们接下来要做的，是用工程化思维研发二维半导体材料，推动其真正的产业化。”复旦大学微电子学院研究员、原集微科技（上海）有限公司创始人包文中接受采访时表示，“无极”更多是一块验证技术可行性的起点，真正的挑战在于，如何将二维半导体从几千个晶体管的科研样机，推向百万门级乃至更高复杂度的CMOS芯片，如何在良率、成本、工艺稳定性上跨过工业界的门槛。
2025年6月，原集微在连续完成种子轮及Pre-天使轮融资后，启动了国内首条二维半导体工程化验证示范工艺线的建设；同年10月，其首批核心设备正式进场安装，至12月再获近亿元天使轮融资，目前该示范线已于上海浦东新区川沙新镇正式点亮。作为国内首条二维半导体集成电路工程化示范线，它将见证我国二维半导体技术从实验室研发迈向规模化工业生产的“关键一跃”。
近年来，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，并纷纷展示了各自独立研发的原型器件。“这个领域一旦开始进入工业界的竞争，未来几年将是一个关键窗口期。如果国内仅停留在科研层面的重视，而不抓紧启动工程平台建设并推进产业化，之前多年积累的科研优势将很快被抹平，差距也会被半导体巨头的工程化资源优势迅速拉开。所以，我们这些一线的科学家不能再停留在舒适区，而要挺身而出，主动承担起产业落地的重任，走完从实验室到产线的‘最后一公里’。”包文中介绍道。
在这次与包文中的专访中，我们试图回答最本质的问题：在众多“后摩尔时代”技术路线中，二维半导体的不可替代性在哪里？从实验室到工程化，最难跨越的技术瓶颈是什么？在国际竞争加速的窗口期，中国团队的机会和风险何处？以及，这条刚刚启动的工程化示范产线，真正意味着什么。
以下为访谈实录，经硬氪编辑整理：
硬氪：在“后摩尔时代”，有没有其他的技术路线，为什么你认为二维半导体是最关键的一条？二维半导体的不可替代性体现在哪里？
包文中：延续摩尔定律的核心，是继续把晶体管做得更小、性能更高，这也是三星、台积电、英特尔、中芯国际等晶圆代工厂正在推进的方向。一方面是在平面内不断微缩，这已经进入到了原子级制造的范畴，而EUV光刻机的使用至为关键；另一方面是向三维结构演进，例如多层环栅晶体管（GAA），以及将NMOS-GAA与PMOS-GAA在垂直方向堆叠的CFET结构，也被认为是逻辑工艺微缩到1纳米制程以下的终极形态之一。
问题在于，这种延续摩尔定律的性价比正在迅速下降。因为晶体管结构和工艺越来越复杂，但带来的性能提升却有限，而且良率更难以控制，投入与产出的边际效益趋近于零。二维半导体的优势在于，不需要复杂的纳米级加工，它本身就是原子级厚度的沟道材料，可实现栅电极对应平面内全域的电子精准调控，为电子的可控流动提供了一条低阻力的二维“高速公路”。这使得微缩晶体管尺寸变得更为简单，特别是可以显著简化工艺流程，从而降低成本、提升良率。
硬氪：您从2006年开始研究二维晶体管，此前，二维半导体更像“学术前沿”而不是“产业方向”，在哪个阶段，您开始真正相信二维半导体一定可以走向芯片级应用？
包文中：首先，从所谓“第一性原理”角度来看，通过控制电流实现在“0”和“1”之间转换的晶体管，其“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。
但关键在于，必须在纳米尺度上证明二维半导体在性能上全面优于硅材料。这一共识也是在近几年通过学术界和工业界的共同努力才逐渐形成的。10多年前当我在博士后期间，研究更多的是尺寸相对较大的二维晶体管，但我一直相信，只要工艺和设备到位，尺寸缩小并不是不可解决的问题。2015年回到复旦之后，我开始系统性推动工程化：首先是基于晶圆级二维材料来制作分立器件，其次是开发其集成电路的前后道工艺，并且尽量和硅基工艺和设备兼容。这几年越来越发现，工程化推进的条件已经逐步成熟了。
硬氪：“无极”是全球首个基于二维半导体材料的32位RISC-V架构处理器。这个成果发布之后，团队下一步真正要解决的问题是什么？
包文中：“无极”芯片目前集成了5900多个晶体管，但沟道尺寸仍是微米级，本质上还是一个由NMOS构成的逻辑电路，并非完整的CMOS芯片。所以我们大方承认，“无极”芯片整体性能参数上还是要远落后于先进硅基芯片的，相当于上个世纪的英特尔8080处理器水平。对产业界而言，它更像是一个“证明二维半导体能做系统级逻辑”的科研成果，和硅基成熟的生态和产品相比，其产业化进程仍处于早期阶段。
但是任何一种新型半导体，在其孵化阶段就简单和硅材料这样的“巨人”直接对标，显然有失公允。所以，公司成立之后我首先考虑的是怎样做才能让产业界接受这个二维半导体。首先要从NMOS转向CMOS，同时依托更先进的光刻条件，把晶体管尺寸缩小到百纳米甚至更小。最终当二维半导体芯片在集成度、性能、良率和可靠性方面达到一个产业可接受的阈值，工业界才会真正关注并参与进来。
硬氪：目前建成的这条工程性示范性产线意味着什么？
包文中：这条示范产线对应的硅基制程节点大约在180纳米，从今天的角度看确实是一个相对“老”的制程，大致相当于2000年前后的水平。但对一家初创企业而言，这是一个在投入和风险上相对可控的选择。
我们的目标，是先在硅基180纳米这个节点上，把二维半导体CMOS工艺完整跑通，在此前几千个晶体管的基础上，实现百万门级的集成规模，至少能够做出单片机这样的逻辑芯片或者兆级别的存储单元。如果能够在这一节点上实现稳定流片并达到一定的良率，将会是一个足以引起工业界高度关注的突破。
硬氪：在全球范围内，美国、欧洲以及台积电等头部企业都在布局二维半导体。您如何看待国内团队所面临的机会窗口？
包文中：首先，不是因为别人开始布局，我们就做这个事情，这个思路还是跟随式的。而且从科研层面来看，国内在二维半导体领域起步非常早，基础并不薄弱。我国的学术界在二维半导体的材料、物理、化学性质研究上，已经做得非常深入，甚至领先。目前真正的挑战在于工程化。把一种新型半导体材料做成可量产的集成电路，是系统工程，不再是高校科研院所团队能独立完成的事情。
所以，在二维半导体这个全新的赛道，目前全世界可以说是站在同一起跑线上。而且国际半导体巨头的核心精力仍然集中在硅基技术上，但是一旦它们转向二维半导体，凭借其资源优势，发展速度会非常快。因此，未来几年是一个关键窗口期。如果国内仅停留在科研层面的重视，而不抓紧推进产业化和工程平台建设，差距反而可能被迅速拉开。这正是我们选择走出实验室，率先“吃螃蟹”的原因。
对原集微这个初创团队来说，这是一段无人区的探索，也是一次充满未知的冒险之旅，但是只要静默坚定地前行，相信最终一定会在时间的长河里留下坐标。
硬氪：团队在研发过程中引入了AI驱动的一体化工艺优化，这一方法具体解决了什么问题？
包文中：是的，AI协同辅助已经是国际先进制程中普遍采用的方法。随着晶体管尺寸不断缩小，要让一个芯片上数百亿、数千亿个晶体管件都具备一致的电学特性，本身就是先进制程中最具挑战性的部分。而且当前芯片制造流程往往超过2000个工艺步骤，未来甚至可能达到3000步以上。在如此复杂的流程中，要实现60%以上的整体良率，难度极高。传统上，这主要依赖经验极其丰富的工程团队反复试错。对我们这样的初创公司而言，不可能用几十年、数万亿美元去重复硅基工艺五十多年的优化过程。AI的引入可以大幅加速优化进程。随着产线运行，我们也会持续采集更多工艺数据，进一步提升AI模型的有效性。
硬氪：基于现有技术积累和示范产线，公司在推动二维半导体全国产化工艺和标准体系方面有哪些规划？
包文中：接下来原集微会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，让上游材料厂商、设备厂商，以及下游封装和设计企业，能够围绕二维半导体形成协同。目前二维半导体的产业生态还非常不完整，真正适配二维半导体的材料、设备、封装和电路设计企业不多。
标准建设本身就是产业化的重要一环。我们也计划与多所高校和科研团队共同参与二维半导体相关标准的制定，这目前仍然是一个尚属空白的领域。而且，二维半导体要发展，一定要站在硅基这个巨人的肩膀上，不仅是要借鉴硅基的工艺流程和设备材料体系，也要抓紧融入硅基的标准体系和产业生态。
硬氪：本轮融资对公司来说最核心的用途是什么？资金将重点投入哪些领域？
包文中：核心投入方向主要就是扩充人才团队、洁净间建设、工艺设备采购以及工艺研发。这些投入也意味着更大的压力和挑战，但我们相信这条路更有利于实现长远的技术积累和产业突破，从而推动二维半导体更快地从实验室走向产业化——使我们积累的二维定制工艺与产业主流设备更高效地协同适配，加速集成工艺的迭代，从而提升良率与制造效率，真正实现从“实验线”到“生产线”的跨越。
