全球集成电路 （IC） 行业正面临摩尔定律的物理限制。二硫化钼 （MoS2） 等原子层厚的二维 （2D） 半导体在国际上被广泛认为是克服这一根本僵局的关键途径。
多年来，二维半导体IC的集成规模受到严格限制，通常仅限于几百个晶体管。这种限制使二维材料无法跨越开发复杂的可重构系统所需的必要技术门槛。
复旦大学彭周教授和包文忠教授领导的联合团队成功开发并演示了首个利用晶圆级二维半导体材料的现场可编程门阵列。
这一突破性芯片集成了大约 4,000 个晶体管，标志着 2D 电子从基本逻辑门到大规模、复杂且完全可重构的功能系统的历史性转变。
复旦团队利用自主创新的晶圆级二维半导体集成工艺平台，成功克服了与大规模集成和良率控制相关的关键挑战。集成流程确保仅使用 N 型晶体管的核心逻辑单元可靠运行。
此外，该芯片的配置存储器阵列决定了逻辑功能，采用了紧凑高效的2T0C DRAM结构。与FPGA中常用的传统6T-SRAM配置单元相比，这种设计选择消耗的芯片面积要小得多，有助于提高整体集成密度。1与传统的硅基芯片相比，二维材料固有的具有原子级厚度和高比表面积，这提供了有效抵抗电离辐射损伤的物理机制。
进行了总电离剂量 （TID） 测试，以严格验证设备在极端环境下的可靠性。2D FPGA 成功地承受了令人印象深刻的 10 Mrad 伽马辐射暴露，同时保持了核心逻辑模块的全部功能。
这一成果为开发高可靠性电子元器件提供了一条基于材料的新技术路线。至关重要的是，固有的抗辐射性可以显着降低目前航空航天和高可靠性计算等应用关键系统所需的对重型外部屏蔽层的依赖。
利用行业标准的设计流程，该团队在同一个 2D FPGA 电路上成功验证了多个复杂的数字逻辑功能，包括加法器、乘法器和计数器。
这些复杂功能的成功执行最终证明了该设备的关键可重构性和实用性。这一研究的成功证明，二维半导体器件具有构建大规模、高可靠性和可重构系统的强大潜力。
团队计划利用其成熟的核心技术体系和硅兼容集成工艺，深化与产业合作伙伴的合作，从而加速这些二维芯片从实验室环境向高价值市场的转化。
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