新突破!华为联手南京大学,造出全球首款二维并行处理器

摩尔定律从来不是一条物理定律,它更像是一个承诺,一个人类对自己的承诺。

1965年,戈登·摩尔观察到一个规律:集成电路上的晶体管数量大约每两年翻一番,而成本减半。这个规律支撑了半个多世纪的算力进化,从台式机到智能手机,从互联网到人工智能,每一次计算能力的跃迁背后,都有这条规律在默默推进。

但它现在遇到了一堵墙。

硅的尽头,在哪里

硅晶体管的物理尺寸已经压缩到了接近原子的极限。台积电、英特尔最先进的制程节点标称2纳米,而一个硅原子的直径约为0.2纳米,继续缩小的空间已经所剩无几。

这不只是一个工程问题,它是一个基础物理问题。当晶体管小到一定程度,量子隧穿效应会让电子"穿墙而过",漏电流失控,芯片的可靠性和能耗都会出现根本性的恶化。

因此,几乎所有的顶尖半导体研究机构都在寻找同一个答案:下一种材料是什么?

2026年5月,这个问题有了一个新的有力候选答案,写在《自然·电子学》上,作者来自南京大学集成电路学院,合作者是华为技术有限公司。

一块只有原子厚度的处理器

这项研究的主角是二硫化钼,一种层状二维材料,单层厚度约为0.65纳米,仅相当于几个原子的叠加。

二维材料之所以被寄予厚望,核心原因在于它的天然优势:原子级的厚度让它在超薄尺寸下依然能保持良好的电学特性,电子在其中的移动效率远比同尺寸硅器件稳定,量子隧穿效应的干扰也大幅降低。理论上,这使它成为延续摩尔定律的理想候选材料。

但理论和实际之间,横着一座山。

二维材料领域此前已有不少进展,2025年北京大学团队在《自然》杂志发表了基于二维半导体的32位RISC-V微处理器,同年麻省理工学院也展示了基于互补二维材料的单指令集计算机。但这些成果有一个共同局限:它们都是串行架构,无法同时处理多位数据,实用价值有限。

南京大学与华为这次合作的突破,就在这里。

他们制造出的处理器,命名为"梦祺-1000"(Magic-1000),是全球首款基于二硫化钼的多位并行微处理器。整个芯片集成了1433个晶体管,通过四层金属互连,实现了约每平方毫米9336个晶体管的集成密度,能够在1千赫兹时钟频率下并行处理多位数据,并支持片上寄存器存储和算术运算。

换句话说,这不再是一个"能跑"的演示品,而是一个具备完整计算架构的功能处理器,全球第一个。

学院与产业,怎么走到一起

这项研究最耐人寻味的部分,不只是它的技术成果,而是它的产生方式。

南京大学团队负责二硫化钼的生长、晶体管制造和芯片设计,华为海思提供了0.5微米工业级衬底制备工艺,双方共同开发了一套贯通晶体管、标准单元、逻辑综合与互连设计的多层级协同优化方法。

这种学院与产业深度协同的模式,在半导体领域并不常见,尤其是在当前地缘政治紧张的背景下,它意味着另一件事,即中国正在把二维半导体的基础研究成果,主动推向工业化转化的轨道。

南京大学教授石毅表示,这一进展说明中国不仅在二维半导体基础研究上处于世界前列,也在通过与产业界的合作,探索规模化量产的路径。

这句话的分量不轻。过去几年,西方对中国先进制程芯片实施出口管制,包括EUV光刻机在内的关键设备都被列入禁运清单,压制的目标指向的是传统硅基芯片的制造能力。

而二维半导体走的是一条完全不同的路,它不依赖EUV光刻,不需要极紫外线把图案刻进硅片,它用的是化学气相沉积、分子束外延和范德华集成这些工艺路径,部分关键环节的设备门槛与传统先进制程截然不同。

当然,距离真正的产业化,这款处理器的时钟频率还停留在1千赫兹,与现代商用芯片的数十亿赫兹相差了六个数量级。二维材料在大规模生产中的均一性控制、良品率和长期稳定性,都还有很长的路要走。

但摩尔定律当年被提出的时候,没有人能预见它会持续六十年。重要的不是今天这块芯片能跑多快,而是它证明了一件事,那堵墙后面,确实有路。

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更新时间:2026-05-30

标签:科技   南京大学   华为   处理器   全球   晶体管   半导体   芯片   材料   原子   定律   光刻

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