全球集成電路 （IC） 行業正面臨摩爾定律的物理限制。二硫化鉬 （MoS2） 等原子層厚的二維 （2D） 半導體在國際上被廣泛認為是克服這一根本僵局的關鍵途徑。

多年來，二維半導體IC的集成規模受到嚴格限制，通常僅限于幾百個晶體管。這種限制使二維材料無法跨越開發復雜的可重構系統所需的必要技術門檻。

復旦大學彭周教授和包文忠教授領導的聯合團隊成功開發并演示了首個利用晶圓級二維半導體材料的現場可編程門陣列（FPGA）。

這一突破性芯片集成了大約 4,000 個晶體管，標志著 2D 電子從基本邏輯門到大規模、復雜且完全可重構的功能系統的歷史性轉變。

復旦團隊利用自主創新的晶圓級二維半導體集成工藝平臺，成功克服了與大規模集成和良率控制相關的關鍵挑戰。集成流程確保僅使用 N 型晶體管的核心邏輯單元可靠運行。

此外，該芯片的配置存儲器陣列決定了邏輯功能，采用了緊湊高效的2T0C DRAM結構。與FPGA中常用的傳統6T-SRAM配置單元相比，這種設計選擇消耗的芯片面積要小得多，有助于提高整體集成密度。1與傳統的硅基芯片相比，二維材料固有的具有原子級厚度和高比表面積，這提供了有效抵抗電離輻射損傷的物理機制。

進行了總電離劑量 （TID） 測試，以嚴格驗證設備在極端環境下的可靠性。2D FPGA 成功地承受了令人印象深刻的 10 Mrad 伽馬輻射暴露，同時保持了核心邏輯模塊的全部功能。

這一成果為開發高可靠性電子元器件提供了一條基于材料的新技術路線。至關重要的是，固有的抗輻射性可以顯著降低目前航空航天和高可靠性計算等應用關鍵系統所需的對重型外部屏蔽層的依賴。

利用行業標準的設計流程，該團隊在同一個 2D FPGA 電路上成功驗證了多個復雜的數字邏輯功能，包括加法器、乘法器和計數器。

這些復雜功能的成功執行最終證明了該設備的關鍵可重構性和實用性。這一研究的成功證明，二維半導體器件具有構建大規模、高可靠性和可重構系統的強大潛力。

團隊計劃利用其成熟的核心技術體系和硅兼容集成工藝，深化與產業合作伙伴的合作，從而加速這些二維芯片從實驗室環境向高價值市場的轉化。