二维半导体真的来了!

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清静道
 · 江苏  

在二维半导体产业技术领域,以下公司凭借其技术突破、产业化进展及学术支撑,处于全球领先地位:

一、国内核心企业

1、复旦大学关联企业

原集微科技(上海)有限公司

技术地位:国内二维半导体产业化先行者,全球首个实现高集成度二维处理器的企业。

核心突破: 研制全球首款基于二维半导体(二硫化钼)的32位RISC-V架构微处理器“无极”,集成5900个晶体管,是目前二维逻辑芯片最大规模验证纪录。 开发“原子级界面调控+AI全流程优化”技术,解决二维材料工艺良率难题(如反相器良率达99.77%)。 具备全链条能力:覆盖晶圆生长、集成工艺、器件建模、电路设计到封装测试,拥有20余项核心工艺专利。

产业化进展: 2025年6月启动首条二维半导体工程化验证示范工艺线(位于上海浦东),计划2026年实现硅基28纳米性能的二维芯片及硅基异质集成2029年量产全球首款二维低功耗边缘算力芯片。 获数千万元种子轮及Pre-天使轮融资(中科创星、复容投资领投),加速技术转化。

政策支持:上海市政府通过产业基金、税收优惠等政策,推动其打造二维半导体产业高地。

复旦微电(688385)

依托复旦大学研发资源,深度参与二维RISC-V芯片"无极"的产业化,其FPGA芯片在航天、军工领域市占率超60%。

绍芯实验室(绍兴复旦研究院)

参与"无极"芯片研发,推动二维半导体工艺优化。

2、材料研发领军企业

德尔未来(002631):子公司烯成石墨烯拥有二硫化钼(MoS₂)制备设备,二维材料毛利率超20%,技术储备国内领先。

南大光电(300346):高纯电子材料全球份额超30%,193nm光刻胶通过中芯国际认证,支撑二维芯片制造。

金钼股份(601958):二硫化钼(MoS₂)项目完成环保验收,该材料是二维半导体关键材料。

3、制造与设备龙头

中微公司(688012):5nm刻蚀机通过台积电验证,ALE技术达原子级精度,适配二维材料低损伤加工需求。

北方华创(002371):刻蚀设备国产化率超20%,12英寸设备通过中芯国际验证,覆盖二维芯片制造关键环节。

中芯国际(688981):国内最大晶圆代工厂,70%二维芯片工艺可沿用现有产线,未来量产核心合作伙伴。

微导纳米(688147):ALD(原子层沉积)技术国内领先,用于二维半导体原子级界面调控。

4、芯片设计与生态企业

芯原股份(688521):RISC-V IP授权龙头,与复旦合作优化二维芯片指令集架构,客户覆盖全球头部企业。

国芯科技(688262):基于RISC-V架构推出车规级芯片,适配二维材料低功耗特性,应用于智能汽车领域。

5、北科大与新紫光集团

双方合作建设 “8 英寸二维半导体晶圆制造与集成创新中心”,聚焦二维材料规模化制备和芯片设计,目标是突破 1nm 制程瓶颈,推动二维半导体与硅基工艺的融合。

二. 国际半导体巨头

1、台积电英特尔、三星: 将二维半导体列为3-5纳米节点后硅基替代方案,欧洲微电子中心(IMEC)明确其为1纳米及以下节点的重要材料体系。 台积电已启动1纳米节点研发计划,探索二维半导体在先进制程中的应用。

2、2D Semiconductors、Graphenea、XFNANO Materials Tech: 国际领先的二维半导体材料研发公司,产品涵盖多种规格二维材料,广泛应用于电子器件、传感器、光电器件等领域。

三. 国内产业链关键企业

德尔未来(002631): 子公司烯成石墨烯拥有二硫化钼制备设备,专注于二维半导体材料研发,2024年产品毛利率超20%。 未来有望切入量产供应链,支持二维材料表面平整度需求。

北方华创(002371): 国内半导体设备龙头,覆盖刻蚀机、薄膜沉积设备等领域,其ALD设备实现2纳米精度控制,适配二维材料与衬底的原子级键合。 设备良率提升至99.77%,已用于中芯国际试验线。

中芯国际(688981/00981.HK): 国内最大晶圆代工厂,若二维半导体产品量产,将带来新业务增长机会,增加代工需求。

四、技术趋势与产业影响

材料优势:二维半导体(如二硫化钼、二硒化钨)具有原子级厚度、天然钝化界面,适合DRAM/FLASH存储器及超短沟道先进工艺,有望延续摩尔定律。

应用场景:初期面向低功耗AIoT领域(如物联网、传感器),后续向存算一体等大算力芯片设计开发迁移。

产业链协同:二维半导体发展需材料、设备、晶圆制造、先进封装等全产业环节协同,催生新市场需求(如二维材料专用设备、异质集成技术)。

五、行业前景与政策支持

市场需求:2024年全球半导体市场规模达6268亿美元,二维材料因突破硅基物理极限,预计2030年市场规模破万亿美元。

政策扶持:中国RISC-V生态获政策倾斜,二维芯片在AI、物联网领域应用加速落地。

结论

当前二维半导体产业处于技术突破与产业化早期阶段,原集微科技与复旦大学团队在学术研究、工程化验证及产业化推进方面处于全球领先地位。国际巨头如台积电英特尔已布局二维半导体作为未来技术节点,而国内企业如德尔未来北方华创等在材料制备与设备领域具备技术储备。随着首条国产化示范线启动,中国有望在二维半导体领域实现从实验室到产业化的跨越,形成全球竞争力。