В полупроводниковой отрасли, кажется, назревают перемены. А дело в том, что мы все ближе приближаемся к ограничениям в использовании кремния. Этот материал десятилетиями был основой технологического прогресса, но дальнейшее уменьшение транзисторов все чаще сопровождается утечками тока, ростом тепловыделения и усложнением производства. И угадайте, какая страна в очередной раз обещает изменить вообще все? Правильно, Китай. Там делают ставку на ультратонкие двумерные материалы как возможную основу следующего этапа миниатюризации и энергоэффективности.
В начале 2026 года в Шанхае запустили инженерную демонстрационную линию по выпуску процессоров на основе дисульфида молибдена. Проект развивает компания Shanghai Atomic Technology, основанная в феврале 2025 года профессором Бао Вэньчжуном из Фуданьского университета. Переход к полномасштабному производству здесь планируют начать уже в июне 2026 года. Давайте разберемся, что здесь и как.
Процессор WUJI: путь от прототипа к производству
Все началось в лабораториях университета Фудань несколько лет назад. Команда под руководством профессоров Пэн Чжоу и Бао Вэньчжуна работала над интеграцией двумерных полупроводников в полноценные схемы. Весной 2025 года они представили 32-битный процессор на открытой архитектуре RISC-V, названный RV32-WUJI. Каналы транзисторов здесь сделали из дисульфида молибдена — материала, выращенного мономолекулярными слоями на сапфировой подложке. В одном кристалле разместили 5 931 транзистор, что стало мировым рекордом: раньше в подобных технологиях удавалось собрать всего около 150 элементов.
По современным меркам характеристики WUJI выглядят скромно. Пока флагманские процессоры насчитывают миллиарды транзисторов и работают на гигагерцевых частотах, этот чип функционирует на килогерцах и потребляет всего около 0,43 милливатта. Однако сам факт работоспособности уже впечатляет. WUJI полноценно исполняет стандартные 32-битные инструкции RISC-V, корректно выполняет арифметические операции с числами до 4,2 миллиарда и поддерживает адресацию гигабайтных объемов данных — ровно то, что ожидается от настоящего процессора, а не лабораторного образца.
Важно и то, что разработка не ограничилась одиночной схемой. Команда сформировала библиотеку из 25 стандартных логических ячеек, что позволяет проектировать более сложные цифровые блоки и масштабировать архитектуру. Это переводит WUJI из разряда разовых экспериментов в основу для дальнейшего развития — пусть пока медленного, но уже системного и воспроизводимого.
Стабильной работы удалось добиться за счет нетривиальных технологических решений. Поскольку все транзисторы получились n-типа, пороговое напряжение настраивали за счет использования различных металлов затвора — алюминия и золота — в сочетании с точной оптимизацией диэлектрического слоя. Около 70% технологических этапов совместимы с существующими кремниевыми линиями, а ключевые процессы защищены более чем двадцатью патентами.
Кристалл размером 6 × 6 мм содержит полный набор базовых блоков процессора — арифметико-логический модуль, регистры, декодер инструкций и управляющую логику. В тестах он выполнял простые операции, в том числе символичные: сначала 1946 + 25 = 1971, а затем 1971 + 53 = 2025 — отсылки к эпохе ENIAC и появлению микропроцессора Intel 4004. Позже, в течение 2025 года, команда пошла дальше: удалось интегрировать 2D-память с кремниевой схемой с помощью метода ATOM2CHIP, а осенью показали FPGA на дисульфиде молибдена с радиационной стойкостью до 10 мегарад, пригодную для космических и оборонных задач. Сейчас все эти наработки перенесены на линию в Пудуне, где технологии доводят до стабильного и повторяемого производства.
Снижаем цены на выделенные серверы в реальном времени
Успейте арендовать со скидкой до 35%, пока лот не ушел другому.
Свойства дисульфида молибдена и почему он перспективен
Структура дисульфида молибдена предельно простая: атомный слой молибдена зажат между двумя слоями серы, общая толщина — всего три атома. За счет такой геометрии канал транзистора получается ультратонким, что резко улучшает электростатический контроль и подавляет короткоканальные эффекты. На поверхности материала нет висячих связей, поэтому снижается уровень дефектов и паразитных утечек. В результате транзисторы сохраняют полупроводниковые свойства даже при атомарной толщине канала и могут работать с меньшими потерями энергии и тепловыделением по сравнению с сильно масштабированным кремнием.
Такие свойства делают дисульфид молибдена интересным для энергоэффективной электроники — от сенсоров и автономных устройств до специализированных вычислительных блоков. Низкие утечки и хороший контроль канала особенно важны там, где критичны энергопотребление и тепловой режим. В конце 2025 года появились работы, в которых показаны транзисторы с длиной канала и контактами менее 35 нм.
Материал уже удается выращивать на пластинах промышленного формата, а многие этапы технологии совместимы с существующими CMOS-процессами, что снижает порог для внедрения на действующих фабриках. По словам Бао Вэньчжуна, в 2026 году команда рассчитывает выйти на уровень, сопоставимый с 90-нанометровым кремниевым техпроцессом, затем перейти к эквиваленту 28 нм и в перспективе приблизиться к диапазону 5–3 нм. Параллельно отмечаются преимущества дисульфида молибдена в радиационной стойкости и механической гибкости, что делает его интересным для применения в жестких условиях.
Исследования продолжаются: в последние годы появились работы по транзисторам без традиционного диэлектрика и с усовершенствованными методами легирования, направленными на улучшение подвижности носителей.
Что происходит с альтернативами кремнию в мире
Работа с альтернативами кремнию идет по всему миру. В США и Европе активно исследуют транзисторы и небольшие схемы на дисульфиде молибдена и других двумерных материалах, но чаще речь идет об отдельных элементах, а не о законченных системах. Летом 2025 года команда из Университета штата Пенсильвания представила полностью не-кремниевый 2D-компьютер на дисульфиде молибдена и диселениде вольфрама с тысячами транзисторов каждого типа. Американско-индийские группы показали прототипы с высокой энергоэффективностью, хотя их рабочие частоты пока остаются низкими.
Крупные компании тоже ищут обходные пути. Samsung планирует перейти на стеклянные подложки в упаковке чипов к 2028 году. В США и Европе экспериментируют с графеном для межсоединений и фотонными вычислительными схемами. В России основной упор делают на карбид кремния для силовой электроники, а Индия рассматривает двумерные материалы как возможность сократить технологическое отставание. Параллельно растет интерес к нитриду галлия и другим широкозонным полупроводникам для мощных и высоковольтных устройств.
Кремний при этом никуда не исчезнет в ближайшие годы — его экосистема слишком развита, а масштабы производства слишком велики. Однако шанхайский проект показывает, что альтернативы начинают выходить за пределы лабораторных экспериментов. Если заявленная дорожная карта будет реализована хотя бы частично, первые коммерческие устройства на двумерных материалах могут появиться заметно раньше, чем мы думали.
