交汇点讯 11月6日，2026年江苏省科技大会暨全省科学技术奖励大会召开。南京大学王欣然教授领衔的“二维过渡金属硫族化合物半导体材料与器件研究”项目，荣获2024年度江苏省自然科学奖一等奖。

奖项的背后，是团队在二维半导体材料与器件领域十余年的深耕与系统研究积累。从材料生长、晶圆级单晶制备到芯片集成验证，团队逐步打通了从基础研究到产业化应用的创新链条。

国内率先布局二维半导体研究

开辟集成电路新赛道

手机、电脑的性能不断跃升、体积持续做薄，核心支撑是芯片上晶体管的制程不断微缩、集成度持续提升。但传统硅基晶体管的尺寸正在逼近物理极限，当制程缩小到原子级尺度，量子效应会导致器件性能失控，硅基芯片的性能提升正逐步触及“天花板”。

后摩尔时代，谁能成为硅材料的“接棒者”？二维过渡金属硫族化合物半导体，以二硫化钼为代表，具有原子级厚度，能有效降低晶体管功耗，实现三维异质异构集成，是延续集成电路摩尔定律的首选材料。美国《微电子研究国家战略》更将其列为新兴技术的首要方向。

集成电路是全球科技竞争的核心领域，开辟新赛道对于我国突破技术封锁、抢占未来产业制高点与科技竞争主动权具有重要战略意义。王欣然教授团队前瞻性地把握了二维半导体在先进制程集成电路中的战略价值，在国内率先系统布局该方向研究，于 2012 年发表国内该领域首篇研究论文。历经十余年攻关，团队构建了“材料—器件—集成”全链条创新体系，在国际上持续引领二维半导体材料与器件领域的发展方向，确立了我国在该领域的国际第一梯队地位。

十余年攻关

实现二维半导体材料—器件—集成全链条突破

大尺寸晶圆级二维半导体单晶是实现集成电路规模化应用的核心前提。团队创建了定向外延生长理论，揭示了蓝宝石衬底表面台阶诱导的形核机制，开创了二维半导体定向外延生长技术，在国际上首次制备出2英寸晶圆级单层二硫化钼单晶，开启了二维半导体晶圆级大单晶的研究时代，并将该技术拓展至多类二维半导体材料体系。

据悉，这一成果引发了全球数十个顶尖团队跟踪研究，由此形成的完整理论体系，已成为当前国际上最主流的二维半导体单晶制备技术路线之一。

晶体管是集成电路的核心器件，而界面质量是决定晶体管性能的核心因素。团队提出范德华界面重构思想，突破了二维半导体弱耦合范德华界面对器件制造工艺的限制，首创自组装与自限制单分子缓冲层技术，实现了二维半导体界面重构与超薄介质层的精准集成，研制出性能全面领先国际水平的晶体管器件。如今，范德华界面重构已成为二维半导体器件的通用设计准则，为产业界器件技术研发提供了核心指导。

三维异质集成是突破平面工艺限制、实现多功能集成与新型计算架构的必然技术路径。团队还创新发展了二维半导体超洁净转移与低温三维集成技术，实现了原子级洁净界面与规模化器件阵列的制备，成功研制出二维半导体与传统半导体三维异质异构集成芯片，并验证了多场景应用潜力，该成果被国际器件与系统路线图列为领域里程碑式进展。

产学研深度融合

推动基础研究向产业落地转化

王欣然教授告诉记者，获奖项目核心要解决的正是二维半导体“材料能不能用”“器件好不好用”两大核心问题。团队近年来逐步向产业应用层面突破，推动科研成果向产业化落地。2025年10月与2026年1月，团队联合苏州实验室先后在《科学》杂志发表重大成果，创新开发出稀土原子“点石成晶”的衬底表面修饰技术与氧辅助金属有机化学气相沉积技术，构建了“衬底工程+动力学调控”的完整技术路线，在国际上率先实现6英寸二维半导体单晶的量产化制备，技术覆盖二硫化钼、二硫化钨等多类材料体系，被国际同行评价为“解决了二维半导体应用于产业最关键的问题”。

更具标志性的成果，是团队与产业端的深度融合突破。今年5月，团队联合苏州实验室、华为技术有限公司，打通了与标准 Fab 产线兼容的二维半导体芯片“设计—工艺—制造”全流程，成功研制出全球首颗二硫化钼多位并行微处理器——“梦启（MAGIC）-1000”，其晶体管集成密度创下新兴非硅基数字电路领域的世界纪录，标志着我国二维半导体研究正式迈入产线兼容、产业融合的全新发展阶段。

新华日报·交汇点记者 杨频萍