最近、中国初の二次元半導体技術実証ラインが正式に稼働を開始しました。上海市浦東新区に位置する約1,000平方メートルのこの実証ラインは、元集微電子科技（上海）有限公司（以下、「元集微電子科技」）によって建設されました。これにより、二次元半導体材料をベースとした世界初の32ビットRISC-Vアーキテクチャ・マイクロプロセッサ「無極（Wuji）」の技術が、研究段階から生産ラインへと正式に移行されました。このラインで生産された最初の製品は、既に予備的な機能検証に成功しており、中国の二次元半導体が科学研究段階から量産段階へと移行するための基本条件を備えていることを示しています。
袁済微電子科技（ユアンジ・マイクロエレクトロニクス・テクノロジー）の創業者である鮑文中氏は、科技日報との独占インタビューで、「2次元半導体デバイスの性能は比較的短期間でシリコンベースの半導体に追いつき、最終的にはシリコンベースの半導体との長期的な共存・相互補完の状況が生まれると確信しています」と述べた。
半導体製造効率の向上とアップグレード
浦東新区川沙新城にある袁済微電子科技の生産工場に、見学者用通路のガラスカーテンウォール越しに足を踏み入れた記者は、リソグラフィー装置を含む様々な半導体製造装置が生産ラインに並んでいるのを目にした。防塵服を着た5人の技術者がデバッグ作業を行っており、現場は活気に満ちていた。
ある技術者は記者に対し、このデモ工程ラインは2次元半導体技術検証プラットフォームとして位置付けられていると説明した。フォトリソグラフィー、エッチング、薄膜プロセス技術を用いて、2次元半導体ウェハからトランジスタを精密に製造する。二次元半導体における数百に及ぶプロセスパラメータの複雑な連携課題に直面し、鮑文忠氏はチームを率いて「原子レベルのインターフェース精密制御＋全プロセスAIアルゴリズム最適化」という革新的なデュアルエンジン技術を導入しました。機械学習を駆使し、最適なプロセスパラメータの組み合わせを効率的に選別することで、生産効率とプロセス安定性を大幅に向上させました。
2025年2月に設立されたJiwei Technologyは、中国で初めて二次元半導体集積回路の製造を専門とするハイテク企業です。
2025年4月、復旦大学の周鵬教授と鮑文忠氏のチームは、二次元半導体材料をベースにした世界初の32ビットRISC-Vアーキテクチャ・マイクロプロセッサ「Wuji」を発表しました。その2か月後、二次元半導体エンジニアリング実証プロセスラインの建設が正式に開始されました。計画によると、実証プロセスラインは今年6月までに稼働を開始し、年末までにシリコンベースの90nm CMOSプロセスと同等のMBレベルメモリ検証を実現する予定です。先進的なパッケージング技術とシリコンベースの融合技術を組み合わせ、インメモリコンピューティング製品の小ロット生産も開始します。Jiwei Technologyの子会社である旧Jiwei（上海）電子有限公司の元ゼネラルマネージャー、Yu Tao氏は、「このラインの価値は、最高レベルの科学研究を行うだけでなく、業界に認められる製品を生産できることを証明することにあります」と述べています。
中国初の2次元半導体エンジニアリング実証プロセスラインの稼働開始は、「1から10、そして100へ」という目標達成に向けた重要な一歩であり、半導体製造の変革を加速させる警鐘を鳴らしています。
鮑文中氏は、「2027年には28nm相当のシリコンベースプロセスを実現し、2028年には5nm、さらには3nm相当のシリコンベースプロセスソリューションを提供します。そして2030年には、2次元半導体を『加速開発』に活用することで、国際的に先進的なプロセスとの同期を目指します」と展望を描いています。
しかし、まだ克服すべきハードルがいくつかあります。
従来のシリコンベース半導体と比較して、2次元半導体は破壊的な利点を有しています。電子輸送効率の面では、2次元材料で構築された「平面電子ハイウェイ」は、電子がほぼ垂直方向に移動することを可能にし、その速度はシリコンベース材料中の電子の速度をはるかに上回ります。消費電力制御の面では、原子レベルの厚さが自然にシリコンベース半導体の短チャネルリーク問題を完全に解決します。材料システムの観点から見ると、二次元半導体は二硫化モリブデンや二セレン化タングステンといった遷移金属カルコゲニドをベースとしており、材料資源は豊富です。
業界専門家は、二次元半導体が真に産業化されるためには、材料とエコシステムに関する課題を克服する必要があると指摘しています。材料調製のスケールと均一性が主な課題です。二次元半導体材料は非常に薄いため、製造には大きな課題が伴います。鮑文中氏は、シリコンが斧とノミで人型に彫刻できる花崗岩だとすれば、二次元半導体材料は豆腐のようなもので、わずかな接触で簡単に壊れてしまうため、彫刻には細心の注意が必要です。
さらに、産業エコシステムの構築は長期的な課題です。現在、二次元半導体のデバイスモデル、設計ルール、プロセス設計キットはまだ確立されておらず、上流と下流の産業チェーンは閉ループを形成していません。専用装置の開発、パッケージング・試験技術の適応から最終用途シナリオの開発に至るまで、分野横断的な協働イノベーションが不可欠です。
実験室での結果からエンジニアリング実証まで、2D半導体は上海において産業化に向けて重要な一歩を踏み出しました。鮑文忠氏は、「欧米諸国はシリコンベースの先進プロセスをリードしており、2D半導体への注力は今後5年は見込めないだろう。そのため、国内の基礎研究の強みを活かし、2D半導体の産業化に向けた設計と探究を早期に開始し、『軌道修正による開発加速』を実現できる」と述べています。
今後、産業化技術の継続的なイテレーションとエコシステムの段階的な改善により、2D半導体製造は中国の半導体産業にとって重要な技術ルートとなり、その発展を加速させると期待されます。
（編集者：朱小千）
出典：中国経済網
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