全球首颗!复旦成功研发

发表时间:2025-10-11 16:47

日前,复旦大学集成电路与微纳电子创新学院周鹏、刘春森团队率先研发出全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片,攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题,为新一代颠覆性器件缩短应用化周期提供范例。相关研究成果于北京时间10月8日晚间发表在《自然》杂志上。
今年4月,周鹏、刘春森团队研发出“破晓”二维闪存原型器件,实现了400皮秒超高速非易失存储,是迄今最快的半导体电荷存储技术,为打破算力发展困境提供了底层原理。时隔半年,团队将“破晓(PoX)”与成熟硅基CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺平台深度融合,率先研发出全球首颗二维-硅基混合架构芯片。

二维-硅基混合架构闪存芯片结构示意图,包含二维模块、CMOS控制电路和微米尺度通孔

作为集成电路的前沿领域,二维电子学近年来获得很多关注,但如何让这项技术得到真正的应用,让二维电子器件走向功能芯片?周鹏、刘春森团队主动融入产业链,尝试从未来应用的终点出发,“从10到0”倒推最具可能性的技术发展路径。
如何将二维材料与CMOS集成又不破坏其性能,是团队需要攻克的核心难题。“我们没有必要去改变CMOS,而是要去适应它。”团队从本身就具有一定柔性的二维材料入手,通过模块化的集成方案,先将二维存储电路与成熟CMOS电路分离制造,再与CMOS控制电路通过高密度单片互连技术(微米尺度通孔)实现完整芯片集成。

二维-硅基混合架构闪存芯片光学显微镜照片

正是这项核心工艺的创新,实现了在原子尺度上让二维材料和CMOS衬底的紧密贴合,最终实现超过94%的芯片良率。团队进一步提出了跨平台系统设计方法论,包含二维CMOS电路协同设计、二维CMOS跨平台接口设计等,并将这一系统集成框架命名为“长缨(CY-01)架构”。
“这是中国集成电路领域的‘源技术’。”展望二维-硅基混合架构闪存芯片的未来,团队期待该技术颠覆传统存储器体系,让通用型存储器取代多级分层存储架构,为人工智能、大数据等前沿领域提供更高速、更低能耗的数据支撑,让二维闪存成为AI时代的标准存储方案。
图片来源 | 复旦大学公众号
本文作者 | 中国教育报记者 任朝霞
责任编辑|贾文艺



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