全球首次突破！复旦二维半导体芯片完成太空抗辐射验证，成果登《自然》

发布时间：2026-2-2

类别：行业动态

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【科技日报 记者 李丽 2026年1月29日】中国科研团队在半导体芯片领域再获重大突破，填补太空抗辐射电子技术空白。1月29日凌晨，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、马顺利研究团队的成果，正式发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature），其研制的“青鸟”原子层半导体射频通信系统，依托“复旦一号”（澜湄未来星）卫星平台，在国际上首次实现二维半导体芯片的太空在轨抗辐射验证，证实了二维半导体材料卓越的抗宇宙辐射能力，为太空电子设备轻量化、低功耗发展提供全新解决方案，助力我国航天电子与极端环境芯片技术实现跨越式突破。

太空辐射难题待解，传统方案陷入瓶颈

随着航天强国建设与商业航天的快速发展，太空探索的边界不断拓展，但宇宙辐射始终是制约太空电子设备可靠性的核心瓶颈。太空中充斥着高能粒子，极易导致传统硅基电子器件性能退化、出现故障，甚至引发航天器在轨任务失败，严重影响航天器的在轨寿命。

目前，全球主流的太空芯片抗辐射方案，主要是通过增加金属屏蔽层“穿衣服”，或采用冗余加固电路“加人”，虽能在一定程度上提升可靠性，却付出了体积增大、重量上升、功耗攀升的代价，与未来航天系统“轻量化、智能化、低成本”的发展目标背道而驰，也难以适配深空探测、高轨卫星等高端航天任务的需求，研发新型抗辐射芯片成为行业迫切需求。

五年攻关破局，“青鸟”系统实现技术创新

为破解这一行业难题，复旦大学周鹏、马顺利团队历经五年多协同攻关，创新性提出全新技术路径，摒弃传统“硬性对抗”的思路，转而利用二维半导体材料的天然特性，实现“辐射粒子穿堂而过、不造成损伤”的效果。团队选用单层二硫化钼（MoS2）作为核心材料，研制出4英寸原子层半导体抗辐射集成射频通信系统，并将其命名为“青鸟”。

与传统硅基芯片相比，“青鸟”系统的核心优势在于材料的突破性创新：二维半导体材料厚度仅0.68纳米，不足传统硅片的万分之一，原子层级的超薄结构的使其积累的辐射诱导损伤最小，进而实现空间辐射免疫——即便高能粒子偶尔破坏个别原子键，对器件整体电学性能的影响也微乎其微。此前，团队已在地面完成严苛的模拟辐照实验，采用10兆拉德的辐射剂量（国内目前可达到的最高剂量水平之一），器件性能仍保持稳定。

值得一提的是，“青鸟”系统从材料选择、元器件制作到电路设计、工具开发，所有环节均实现完全自研，团队还自主开发了专属设计工具，成为国内唯一能够开展相关设计的团队，彻底打破了技术壁垒，为后续产业化落地奠定了坚实基础。

在轨验证圆满成功，性能表现惊艳业界

地面实验的成功只是第一步，真实太空环境的在轨验证，才是检验技术可靠性的关键。2022年，团队获得将“青鸟”系统搭载“复旦一号”（澜湄未来星）卫星平台的机会，随后完成了通信系统制备、与卫星平台对接等复杂系统工程。2024年9月24日，“青鸟”系统随卫星成功发射，进入距地球约517公里的低地球轨道（LEO），正式开启在轨验证之旅。

在轨运行9个月以来，“青鸟”系统表现出卓越的稳定性与抗辐射能力：传输数据的误码率始终低于10-8（即一亿分之一以内），即便在辐射环境更为恶劣的地球同步轨道（GEO），其理论在轨寿命预计可达271年，较传统硅基系统提升两个数量级。同时，该系统的功耗仅为传统硅基射频系统的五分之一，重量更是“瘦身”至原来的十分之一左右，完美契合太空电子设备轻量化、低功耗的核心需求。

验证过程中，团队还将复旦大学校歌的原始手稿照片存入“青鸟”系统存储器，完成了以校歌为信号的太空星内通信传输，信号经卫星天线发射并返回地面站解码后，复原准确无误，进一步证实了该系统的通信可靠性。

应用前景广阔，助力多领域技术突破

此次复旦二维半导体芯片完成太空抗辐射验证，不仅在国际上开辟了“原子层半导体太空电子学”的创新领域，标志着我国在二维半导体与航天电子融合领域达到全球领先水平，更具有极高的产业应用价值，将推动航天、核工业等多个领域的技术升级。

在航天领域，“青鸟”系统的相关技术可广泛应用于下一代卫星互联网、深空探测、星际通信、太空计算等前沿任务，有望将人造卫星的实际使用年限由3年左右提升至20-30年，大幅降低航天任务的全生命周期成本，为我国航天强国建设提供核心技术支撑。在极端环境领域，该技术可应用于核工业机器人、深海探测设备等，解决极端辐射、恶劣环境下电子器件的可靠性难题。

业内专家表示，此次成果的发表，彰显了我国在半导体芯片领域的自主创新实力，打破了国外在太空抗辐射芯片领域的技术垄断。更重要的是，“青鸟”系统的工艺设计与现有产业产能完全兼容，可直接实现量产，后续成本还能进一步降低，有望形成数十亿甚至百亿美元级别的潜在市场。

据悉，该研究工作得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委等多个部门的项目资助，下一步，复旦团队将继续深化技术迭代，推动二维半导体抗辐射芯片的产业化落地，加强与航天、核工业等领域企业的合作，让这一国产核心技术更好地赋能千行百业，为我国半导体产业高质量发展注入新动能。