新突破！華為聯(lián)手南京大學(xué)，造出全球首款二維并行處理器

芯片這事兒，老話題繞不開摩爾定律。1965年戈登·摩爾提出那個(gè)規(guī)律，每?jī)赡昃w管數(shù)量翻一番，價(jià)格還能砍一半。這條路走了六十年，從老式電腦一直走到智能手機(jī)，再到現(xiàn)在的AI大模型。

可眼下這條路快走到頭了。臺(tái)積電、英特爾最新工藝做到2納米，硅原子本身就0.2納米粗，再往下擠，物理空間幾乎沒了。更麻煩的是物理規(guī)律開始攔路。晶體管小到一定程度，電子會(huì)直接＂穿墻而過＂，這叫量子隧穿效應(yīng)。結(jié)果就是漏電、發(fā)熱、能耗壓不住。芯片再做小，性能反而更差。

所以全球做半導(dǎo)體的研究機(jī)構(gòu)這幾年都在找下一棒接力的材料。有人押寶碳納米管，有人盯著石墨烯，還有更多人把目光放在了二維材料上。

主角材料叫二硫化鉬，屬于層狀二維材料。單層厚度0.65納米左右，差不多就是幾個(gè)原子疊起來那么薄。為啥大家這么看重二維材料？道理也直白。它天生就薄，電子在里面跑得穩(wěn)，受量子隧穿干擾也小。哪怕做到亞納米尺度，電學(xué)性能還能撐得住。

理論上看，這就是給摩爾定律續(xù)命的好苗子。但理論是理論，做成真芯片中間隔著一座山。以前不是沒人試過。

2025年北大團(tuán)隊(duì)在《自然》上發(fā)表過基于二維半導(dǎo)體的32位RISC-V微處理器，同一年麻省理工也搞出了基于互補(bǔ)二維材料的單指令集計(jì)算機(jī)。這兩項(xiàng)當(dāng)時(shí)都被看作里程碑。

可它們有個(gè)共同短板，都是串行架構(gòu)，一次只能處理一位數(shù)據(jù)。說到底還是演示品，離實(shí)用差距不小。

南京大學(xué)和華為這次拿出的處理器，名字叫＂夢(mèng)祺-1000＂（Magic-1000）。芯片里集成了1433個(gè)晶體管，用四層金屬互連，集成密度大約是每平方毫米9336個(gè)晶體管。

它能在1千赫茲時(shí)鐘頻率下并行處理多位數(shù)據(jù)，還支持片上寄存器存儲(chǔ)和算術(shù)運(yùn)算。數(shù)字看著不大，但在二維材料這條賽道上，它頭一次具備了完整的計(jì)算架構(gòu)，全球獨(dú)一份。

聊點(diǎn)工藝細(xì)節(jié)，可能更能感受到這事有多難。二硫化鉬薄到幾個(gè)原子厚，做單個(gè)晶體管就夠考驗(yàn)功夫。要把1433個(gè)晶體管全做出來，還得讓它們穩(wěn)定連通、協(xié)同跑起來，難度直接翻好幾番。

南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)材料生長(zhǎng)、晶體管制造和芯片設(shè)計(jì)這塊。華為海思那邊出了0.5微米工業(yè)級(jí)襯底制備工藝。兩邊一起搞出了一套貫通晶體管、標(biāo)準(zhǔn)單元、邏輯綜合和互連設(shè)計(jì)的多層級(jí)優(yōu)化方法。

這種學(xué)校和企業(yè)深度綁定的搞法，在半導(dǎo)體行業(yè)不算常見。南京大學(xué)的石毅教授對(duì)外講過，中國(guó)在二維半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究上已經(jīng)走在世界前列，現(xiàn)在正通過和產(chǎn)業(yè)界合作，往規(guī)模化量產(chǎn)的路上走。

過去幾年，西方對(duì)中國(guó)先進(jìn)制程芯片下了狠手。EUV光刻機(jī)這種關(guān)鍵設(shè)備被列入禁運(yùn)名單，目標(biāo)就是卡住硅基先進(jìn)工藝的脖子。荷蘭ASML的最新機(jī)型進(jìn)不來，國(guó)內(nèi)廠商在7納米以下硬扛，難度不用多說。

在這種壓力下，能找到一條不走老路的賽道，對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體來說意義就完全不同了。

二維半導(dǎo)體走的路子跟硅基本質(zhì)上不一樣。它不靠EUV光刻把圖案刻進(jìn)硅片，用的是化學(xué)氣相沉積、分子束外延、范德華集成這些工藝。關(guān)鍵設(shè)備的門檻和傳統(tǒng)先進(jìn)制程壓根不在一個(gè)體系里。

換句話講，如果二維材料這條路能跑通量產(chǎn)，過去幾年那些被卡的環(huán)節(jié)，可能就不再是繞不過的坎。南京大學(xué)和華為選在二硫化鉬這條線上發(fā)力，有它的戰(zhàn)略眼光。

冷水也得潑一點(diǎn)。＂夢(mèng)祺-1000＂的時(shí)鐘頻率只有1千赫茲，跟現(xiàn)在商用CPU幾十億赫茲的水平比，差著六個(gè)數(shù)量級(jí)。打個(gè)比方，現(xiàn)代芯片跑十億條指令的工夫，它才跑一條。二維材料要量產(chǎn)，晶圓級(jí)生長(zhǎng)的均一性、缺陷控制、良品率、長(zhǎng)期可靠性，每項(xiàng)都是硬骨頭。

從實(shí)驗(yàn)室原型走到能上車的成品，至少還要好幾年。這話得提前說明，不能因?yàn)槭菄?guó)產(chǎn)突破就一通吹。

不過話又說回來，1965年摩爾定律剛提出來時(shí)，集成電路上才幾十個(gè)晶體管。沒人能想到六十年后能塞下上千億個(gè)。今天＂夢(mèng)祺-1000＂跑1千赫茲快不快，其實(shí)不是重點(diǎn)。重點(diǎn)是它證明了二維材料能做成具備完整架構(gòu)的并行處理器。

物理學(xué)這堵墻后面，確實(shí)有路，而且第一段已經(jīng)被人走通了。剩下就是工程化的耐心活兒。

把這事放在2026年5月這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上看，又多了一層味道。這幾年國(guó)內(nèi)高校和華為、海思之間的合作越走越緊。從晶圓制造到EDA工具，再到現(xiàn)在的二維材料，產(chǎn)學(xué)研之間的界限肉眼可見在變薄。這種模式過去在硅基時(shí)代效率一般，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈早被國(guó)外巨頭分得很細(xì)。

可在新材料這種全新賽道上，誰(shuí)先把基礎(chǔ)研究和工業(yè)制造擰成一股繩，誰(shuí)就有機(jī)會(huì)定義下一代芯片的標(biāo)準(zhǔn)。

普通人可能會(huì)問，這跟我有啥關(guān)系？說遠(yuǎn)點(diǎn)，將來的手機(jī)、AI眼鏡、可穿戴設(shè)備、車載芯片能不能更薄、更快、更省電，全靠底層材料迭代撐著。說近點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)芯片能不能在外部封鎖下找到第二條腿走路，決定了未來幾年我們手機(jī)能不能按期升級(jí)，AI算力漲價(jià)的速度會(huì)不會(huì)失控。

下一代芯片到底走哪條路，二維材料是不是終極答案，今天誰(shuí)也不敢拍板。但至少這件事說明，規(guī)則正在被改寫，這一次我們沒缺席，還坐到了規(guī)則制定者那一桌。