印度要发力埃米级2D非硅芯片

近日，有报道称来自印度顶尖研究机构印度科学研究所（IISc）的30名科学家团队向政府提交了一份提案，计划开发埃米级2D非硅芯片。

据悉，IISc科学家团队早在2022年4月就向首席科学顾问（PSA）提交了一份详细的项目报告（DPR），该报告经过修改后，于2024年10月再次提交。目前该报告与印度电子和信息技术部(MeitY) 共享。MeitY对此项目持积极态度，该部门的消息人士证实，提案正在讨论中。 一位知情官员表示：“MeitY对该项目持积极态度。首席科学顾问兼秘书长已就此举行会议。MeitY正在探索可部署此类技术的电子应用。这是一项合作项目，每一步都需要尽职调查。”

IISc团队在报告中提到的埃米级芯片尺寸远小于目前生产的最小芯片，其目标是通过开发一种使用新型半导体材料（称为二维材料）的技术，该技术可使芯片尺寸缩小至目前全球生产的最小芯片尺寸的十分之一，并巩固印度在半导体领域的领先地位。而报告中提到可用于制造埃米级2D非硅芯片的物质有两种，分别是石墨烯和过渡金属硫化物，并研发团队寻求五年内50亿卢比的政府研发支持资金。

目前印度在半导体制造方面严重依赖外国企业，这项技术从经济和国家安全角度来看都具有战略意义。更何况，与此前批准的塔塔电子与台湾力积电9100亿卢比的合作项目相比，这个项目的投资金额并不高。

据公共服务署（PSA）办公室网站称，该项目自2021年以来一直在进行沟通，并与包括印度经济与工业发展部 （MEITY）、国防研究与发展组织（DRDO）和太空部在内的关键部门进行了沟通。印度国家转型研究院（NITI Aayog）也根据印度科学研究院（IISc）的报告，于2022年9月推荐了该项目。

了解研究生态系统的官员指出，随着传统芯片规模缩小已接近极限，一些国家已经在为后硅时代做准备。“全球科技公司已将注意力转向二维半导体。印度现在需要从审议转向执行。该提案寻求在五年内拨款50亿卢比，但仍未得到正式保证。这扇窗户可能不会打开太久。”

在全球范围内，二维材料引起了广泛关注。

欧盟2013年启动了“石墨烯旗舰计划” ，已投入超10亿欧元，目标是在 10 年内推动石墨烯及相关二维材料从实验室走向商业化。2025 年，欧盟将继续通过 “地平线欧洲” 框架支持该计划，重点突破石墨烯在电子器件、能源存储和复合材料领域的规模化应用。

韩国浦项市政府在2025年1月发布《石墨烯产业培育战略实施规划》，设立 1 万亿韩元基金，重点支持石墨烯复合电极材料、量子传感器等 12 个核心技术攻关项目，同时设立 200 亿韩元风险补偿基金，降低初创企业技术转化风险。

日本在2024 年启动了“2.5 维材料科学” 项目，投资金额850万美元，项目由九州大学牵头，联合40名日本学者，开发基于二维材料的柔性电子器件，目标2027年实现原型机验证。

再将目光聚焦到中国，不久前复旦大学、绍芯实验室的周鹏、包文中团队成功研制了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”，基于单层二硫化钼二维半导体材料打造，实现了从材料、架构到流片的全链条自主研发，其集成工艺优化程度和规模化电路验证结果，均达到国际同期最优水平。

当然，目前“无极”只是概念验证原型，整体性能和目前商用的芯片仍存在一定距离，并不具备市场优势。

自2010年诺贝尔物理学奖颁发给石墨烯相关研究以来，二维材料领域的研究取得了一系列成果和肯定。欧洲微电子中心（IMEC）已明确二维半导体为1纳米及以下节点的重要材料体系；国际集成电路峰会在2022年6月提出，二维半导体是目前业界唯一公认能够延续摩尔定律的材料。此外，台积电、三星、阿斯麦等企业和机构开始着力研发二维半导体作为3~5纳米节点以后硅的替代方案。

在学术界，二维半导体的开发取得重大进展，包括晶圆级生长、能带结构工程和器件优化。尤其晶圆级二维材料的生长研究，南京大学、中国科学院物理研究所、北京大学和复旦大学的团队均在该领域有可喜进展。

利用二维材料制作电子器件方面，清华大学团队已实现0.34纳米物理栅长下的二维材料晶体管，北京大学团队也研制出速度超越硅极限的二维材料晶体管；基于二维半导体集成工艺，目前研究者已可以实现大部分硅基电路功能，下一步目标是利用二维半导体的特性，进一步提高芯片的整体性能。

二维半导体发展了十多年，如今已经到了学术界和工业界需要认真考虑如何携手将二维半导体实现真正工程化应用的时候。