国内首条二维半导体工艺线贯通，国产二维芯片3年后量产，性能等同5纳米芯片

7月9日，上海浦东新区川沙新镇的一个车间里，光刻机、刻蚀机等一套完整的半导体设备正式联动运转起来。技术人员守在屏幕前，一项项地调试着工艺稳定性。至此，由上海原集微科技建设的8英寸二维半导体工艺线全线贯通——这也是国内第一条二维半导体工程化示范工艺线。换句话说，这项在实验室里磨了十多年的前沿技术，终于拿到了走向产业化的“入场券”。

走出实验室，告别“手搓”时代

过去半个多世纪，芯片性能的提升，本质上是靠把晶体管越做越小——这就是业内常说的摩尔定律。但如今，当晶体管尺寸逼近物理极限，漏电问题越来越棘手，制造工艺的难度和成本也开始指数级飙升。

二维半导体不一样。它天生就是原子级厚度，不需要靠工艺去“硬磨”，相当于给电子流动铺了一条低阻力的“高速公路”，能有效抑制漏电。全球业界已基本形成共识：这是1纳米及以下节点的未来范式。

在此之前，国内的二维半导体研究主要集中在高校实验室，做出来的东西更多是一个个“手搓”的器件样品，离工业标准还有不小距离。原集微董事长包文中团队花了十年时间，攻克了从晶圆生长、集成工艺、器件建模、电路设计到封装测试的完整制程。但要把实验室里的这些成果，变成能在产线上批量流片的工业产品，中间还隔着一道工程化的鸿沟。

这条工艺线的价值，恰恰就在于补上了这道鸿沟。

技术人员正在技术调试。

“和实验室里的小型试制平台不同，现在整条产线已经具备了完整的流片和工程化试制能力，搭建起了从材料制备到芯片集成的完整链条。科研人员的设计图纸，可以直接送到这条线上，变成实实在在的晶圆。”包文中这样解释。

值得注意的是，在这条工艺线贯通前，上海在二维半导体领域其实已经率先起跑了。

2025年，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”发布，首次突破了工程化瓶颈。复旦大学联合团队也研发出目前泄漏电流最低的二维半导体晶体管，并据此打造出新型动态随机存取（DRAM）存储芯片。今年1月，依托“复旦一号”卫星平台，二维半导体抗辐射射频通信系统还首次实现了太空在轨验证。

从上海相关部门了解到，二维半导体被公认为下一代半导体最具潜力的发展方向，围绕它的国际竞争已全面展开。上海将其纳入未来产业方向重点培育，从科研攻关、协同创新平台到产业生态培育三方面发力，目标是形成“研发—中试—量产”的完整闭环。

突破全球同类纪录

通线仪式上最受关注的，是原集微正式发布了基于8英寸中试线平台的500纳米工艺设计工具包（PDK）0.1版本，并同步启动了代工流片服务。

PDK相当于芯片设计与制造之间的“翻译器”。有了它，设计人员才能在主流电子设计自动化（EDA）工具上完成电路设计，并确保设计可以被产线正确制造出来。

据原集微技术总监王印介绍，这是二维半导体领域首个提供二维PDK并兼容主流芯片设计工具链的工艺知识产权（IP），覆盖了从设计到制造的全流程。更关键的是，这套工艺库的良率大于99.99%，各项指标已经突破了二维半导体的国际纪录，基本接近硅基同等制程水准。未来，它可以支持10万管级二维电路设计和晶圆级制造。

原集微二维半导体工艺线车间。

这意味着，高校和研究所的科研团队不再只是“纸上谈兵”，而是可以真正把芯片设计送去流片。目前，北大、清华、上海交大等高校团队已经与原集微完成了校企合作研发签约，原集微的晶圆代工服务正式向科研团队开放，为前沿学术成果提供从设计到流片的产业化转化通道。

由于二维半导体在射频模拟电路、抗辐照通信、脑机接口等场景中具备独特优势，还可以做成柔性、透明的器件，原集微的这条工艺线也将支撑光电传感、量子计算等前沿领域的器件研发与制造。据预测，到2035年，全球二维半导体市场规模将达到300亿至500亿美元，占据先进半导体市场的10%至15%。

三年冲击等效5纳米

根据最新的产业规划，今年下半年，原集微团队将基于刚通线的8英寸平台，打通等效硅基90纳米的工艺路径，并开展可靠性测试和器件性能对比，推动二维半导体从实验室器件向工业级标准设计迈进。明年，他们将推出能和硅基对标的流片代工服务。

原集微与复旦大学联合研究成果发表在国际顶刊。

二维半导体量产的关键一跃，或许要等到2029年。

届时，将不依赖国外的极紫外光（EUV）光刻机，而是用国产光刻机实现等效硅基5纳米的全国产方案。包文中还提到，通过堆叠不同层数的二维材料（比如N型硫化钼与P型硒化钨），可以提前实现垂直方向的密度提升。未来再借鉴硅基工艺中的背部供电等技术，可以进一步提升互联密度。

“原集微的目标，是打造‘二维半导体界的台积电’。”包文中表示，从今年年初分段点亮到如今全线贯通，原集微能快速完成工程化产线调试落地的背后，离不开政府政策、产业资源和资本市场多方协同支持。

当前，二维半导体正进入从实验室向产业应用转变的关键期。材料可控性在持续提升，装备也不受限制，生态正在逐步成型。中国在非硅基这条赛道上，确实具备“换道超车”的潜力。“前沿半导体技术不应由西方国家垄断，而在这片新赛道上，中国完全有能力走在前面。”包文中说道。