基于二维半导体的 32 位 RISC-V 微处理器：突破传统，开启芯片集成新征程

传统体半导体存在漏致势垒降低、界面散射导致迁移率下降等问题。研究人员开展基于二维（2D）半导体的 32 位精简指令集计算（RISC-V）微处理器研究，制造出含 5900 个 MoS2晶体管的微处理器及标准单元库，为超越硅基的集成电路技术发展带来新希望。

　　近年来，由于传统体半导体存在固有局限，如漏致势垒降低（drain-induced barrier lowering）、界面散射导致迁移率下降（interfacial-scattering-induced mobility degradation ）以及受半导体带宽限制的电流开 / 关比（current on/off ratio），对后硅半导体的探索不断升温。这些挑战促使人们寻找更先进的材料，原子层厚度的二维（2D）半导体成为潜在解决方案。经过十多年的研究进展，晶圆级生长和器件制造方面的最新成果推动了二维半导体电子学的突破。然而，集成水平仍局限于几百个晶体管。本文介绍了一种基于二维半导体技术的 32 位精简指令集计算（RISC-V）微处理器，它能够在 5900 个二硫化钼（MoS₂）晶体管上执行标准 32 位指令，同时还介绍了完整的标准单元库，该库包含 25 种逻辑单元。与硅集成电路的发展相一致，研究人员还对二维逻辑电路的工艺流程和设计进行了协同优化。这种制造和设计相结合的方法克服了二维电路晶圆级集成的重大挑战，打造出二硫化钼微处理器的开创性原型，展现了超越硅基的二维集成电路技术的潜力。