复旦造出“纸片CPU”，换条赛道超车

复旦造出“纸片CPU”，换条赛道超车

复旦大学的周鹏、包文中团队，耗时五年攻坚，造出了一款堪称“颠覆认知”的芯片——全球首款二维半导体“纸片CPU”，代号”无极”。

这种“纸片CPU”其实只有纸片的十万分之一，它薄到只有几个原子的厚度，它的诞生，让中国在芯片领域，真正摸到了”换道超车”的门把手。

这不是一次小修小补的技术改良，而是一次从材料到架构的彻底重构。这张薄薄的“纸片”，藏着中国芯片突围的底气，也藏着整个半导体行业的未来。

一、先搞懂：我们为什么要造“纸片CPU”？

咱们现在用的手机、电脑、服务器，里面的芯片全是硅基芯片。就是用硅片为衬底材料，在上面集成微电子电路后做成的芯片。

硅基芯片陪着我们走过了半个多世纪的半导体时代，堪称芯片界的“老功臣”。为了把它塞进更小的空间，人类不断缩小它的的尺寸。有个“摩尔定律”就是：硅基芯片上的晶体管数量每18个月翻一倍，性能翻倍，价格减半。

就这样，把硅基芯片一直做到了2纳米，意味着在1平方毫米的空间里，塞进2-3亿个晶体管。

晶体管做到这么小，就会出现一个致命问题：量子隧穿效应。电子不再乖乖沿着电路走，而是直接“穿墙而过”，芯片变成了“漏电大王”，功耗飙升、发热严重，性能不仅不涨，反而会断崖式下跌。

更重要的是，硅基芯片越往高端走，越离不开光刻机。7纳米以下的工艺，必须用EUV极紫外光刻机。这东西一台要价十几亿美元，而且美国还规定不准卖没给我们，我们有钱都买不到。华为能造出7纳米芯片，已是举国之力的极限，但和真正的EUV工艺比起来，还是差了一大截。

硅基芯片的赛道，已经被堵死了。想要突围，只有一条路：换材料，换赛道。

而复旦团队选中的这条新赛道，就是换了一种材料，不用硅基材料了，改用碳基材料。

碳基材料可以做得非常薄，薄到几乎没有厚度。有长、宽、高，就是“三维”；没有厚度，只有长和宽，就是“二维”。这种碳基材料的“二维半导体”造出来的芯片，就是我们口中的”纸片CPU”。

二、这款“纸片CPU”，到底有多牛？

很多人第一次听说“纸片CPU”，都会觉得是噱头：一张薄薄的“纸片”，能当CPU用？能有多少算力？

答案是：它不仅能用，还好用到逆天，更创下了一个全球第一的纪录。

这款名为“无极”的CPU，是全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器，我们不用记这些拗口的专业名词，只用记住它的几个核心特质，就知道有多震撼：

它薄到极致，是一张“原子级的纸片”，薄到看不见。

这款CPU的核心材料是二硫化钼，一种典型的二维半导体材料。它的厚度，只有几个原子层，说它是“纸片”都算夸张，它比我们能见到的任何纸张都薄，薄到近乎透明。

这种“薄”，不是为了炫技，而是二维材料的天生优势。

三维的硅基芯片，像是在一个立体城市里运送货物（电子）。道路分布在上下左右各个楼层，交通复杂，容易拥堵和碰撞（发热、速度慢）；

二维的碳基芯片：像是在一个绝对平坦的超级平面上运送货物。所有通道都在这一层，笔直宽阔，货物（电子）能以接近极限的速度无阻力穿梭，意味着功耗低到离谱，堪称“省电狂魔”。

功耗极低，只有硅基芯片的十分之一，是这款“纸片CPU”最核心的杀手锏，也是最颠覆的一点。

这种超低功耗，意味着什么？

手机装上它，能做到“充电一刻钟，续航整个月”；智能手表一年不用充电，野外工作的物联网传感器能数年不用换电池；人工智能的算力中心，电费能直接砍掉九成。

要知道，现在的AI大模型之所以成本极高，一大半都是电费开销，而这款“纸片CPU”，恰好能完美解决这个痛点。

很多人会担心，这么薄、这么省电的芯片，是不是“中看不中用”，只能做些简单的运算？

答案是：绝对不是。

在此之前，全球的二维半导体芯片集成记录，是在里面装下115个晶体管，而且还不带时钟逻辑，只能算个“实验样品”，根本没法用。

而复旦的”无极”，直接把这个数字干到了5900个晶体管，一举把世界纪录提高了50多倍。

这个数字，意味着它从“实验室样品”，变成了真正能干活的实用级CPU：它能执行32位的完整指令集，每秒能完成42亿次的加减运算，能支持GB级的存储访问，还能编写最长10亿条的程序指令。

简单说，这款“纸片CPU”已经具备了常规芯片的核心能力，能满足物联网、低空经济、机器人、智能穿戴等绝大多数场景的需求。它已经不是一种“概念车”式的展品，而是一款真正能落地、能商用的芯片。

复旦大学团队还二维半导体材料，制造出了“破晓”（PoX)存储器，每秒可执行25亿次操作，比传统闪存快100万倍，没写错，是100万倍。这个成果发表在全球顶级期刊《自然·电子学》上，成为存储器领域的一次颠覆性突破，证明二维半导体具有惊人的节能和高效潜力。

复旦的这款“纸片CPU”，从材料生长、到架构设计、再到流片制造，全链条自主研发，没有依赖任何国外的核心技术，还申请了20余项核心工艺发明专利。

更关键的是，它的制造工艺，和我国现有的硅基芯片产线高度兼容：70%的工序，能直接沿用国内成熟的硅基产线。

这意味着生产这款全新的碳基二维芯片，我们不用再砸巨资重建全新的生产线，不用再为光刻机发愁，只要在现有产线的基础上做小幅改造，就能量产这款“纸片CPU”。

这种“低门槛、高兼容”的特性，让我国在这条新赛道上，占尽了先机。

近日，国内二维半导体集成电路制造领军企业原集微科技（上海）有限公司宣布完成近亿元天使轮融资，加速推动二维半导体芯片从实验室走向规模化量产。

三、“纸片CPU”，不是替代硅基，而是换道超车

看到这里，肯定有人会问：这款“纸片CPU”这么厉害，是不是很快就能取代我们手机、电脑里的硅基芯片？

其实不用急着下这个结论，也不用有这种执念。

真正的技术进步，从来都不是“非此即彼”的替代，而是“各取所长”的互补。

硅基芯片经过半个多世纪的发展，已经形成了无比成熟的产业链和生态，在高性能计算、高端服务器、旗舰手机这些场景里，未来很长一段时间，依然是主力。

而复旦的这款二维“纸片CPU”，走的是一条完全不同的赛道：它不跟硅基芯片在“谁更精密、谁算力更强”上硬碰硬，而是在功耗、轻薄、柔性、低成本、低门槛这些维度，做到了硅基芯片永远做不到的极致。

它的主战场，不是取代硅基芯片，而是去占领那些硅基芯片“够不着、做不好、成本高”的领域：

比如能贴在皮肤上的智能医疗贴片，能卷起来塞进衣服的柔性穿戴设备，能在高温、低温、强辐射的极端环境里工作的工业传感器，能铺满农田的物联网监测芯片，能装进无人机、无人车的低功耗算力核心。

这些领域，市场规模巨大，需求极其旺盛，却一直被硅基芯片的高功耗、高成本所限制。而现在，复旦的“纸片CPU”，恰好能完美填补这个空白。

更重要的是，这条赛道，没有光刻机的枷锁，没有技术垄断的壁垒，我们不是追随者，而是开拓者。

硅基芯片的赛道，我们被人卡脖子，追得很苦；但在二维半导体的新赛道上，我们已经跑到了最前面，别人想卡我们的脖子，已经没机会了。

这几年，我们听了太多关于芯片的焦虑：光刻机、技术封锁、专利壁垒……仿佛中国芯片永远只能跟在别人身后，永远翻不了身。

但复旦的这款“纸片CPU”，给了我们一个响亮的回答：真正的技术突围，从来都不是在别人划定的赛道里拼命追赶，而是跳出赛道，开辟属于自己的新战场。

当别人还在为3纳米、2纳米的硅基工艺绞尽脑汁，还在为光刻机的垄断争得头破血流时，中国的科学家，已经在实验室里，用一张薄薄的“纸片”，撕开了半导体行业的新曙光。

这款芯片，现在还只是一个起点，它的算力还能继续提升，它的应用场景还能继续拓展，它的产业化落地也还需要时间。但它的意义，早已超越了芯片本身。

它让我们看到：中国人的底气，从来都不是靠买别人的技术，而是靠自己一点点钻研、一点点攻克、一点点造出来的。