西藏炒股配資:福州配資公司-全球首顆 復旦團隊研發(fā)二維-硅基混合架構閃存芯片
來源：tianshengyoupei
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日期：2025-10-10 01:30:16
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復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室集成電路與微納電子創(chuàng)新學院周鵬-劉春森團隊研發(fā)的“長纓（CY-01）”架構，將二維超快閃存器件“破曉（PoX） ”與成熟硅基CMOS工藝深度融合 ，率先研發(fā)出全球首顆二維-硅基混合架構芯片。相關研究成果于北京時間10月8日晚間在《自然》（Nature）期刊上發(fā)表 。
大數據與人工智能時代對數據存取性能提出了極致要求 ，而傳統存儲器的速度與功耗已成為阻礙算力發(fā)展的“卡脖子 ”問題之一 。今年4月，周鵬-劉春森團隊于《自然》（Nature）期刊提出“破曉”二維閃存原型器件 ，實現了400皮秒超高速非易失存儲 ，是迄今最快的半導體電荷存儲技術，為打破算力發(fā)展困境提供了底層原理。
破曉皮秒閃存器件
但研究者們最關心的問題莫過于“LAB to FAB（從實驗室到工廠） ”難題 。如何加速產業(yè)化進程 ，讓二維電子器件走向功能芯片？周鵬-劉春森團隊主動融入產業(yè)鏈 。
“從目前技術來看 ，存儲器是二維電子器件最有可能首個產業(yè)化的器件類型。因為它對材料質量和工藝制造沒有提出更高要求，而且能夠達到的性能指標遠超現在的產業(yè)化技術 ，可能會產生一些顛覆性的應用場景 。 ”在存儲器領域深耕多年的周鵬認為 。
當前 ，CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化半導體）技術是集成電路制造的主流工藝，市場中的大部分集成電路芯片均使用CMOS技術制造 ，產業(yè)鏈較為成熟。團隊認為 ，如果要加快新技術孵化，就要將二維超快閃存器件充分融入CMOS傳統半導體產線 ，而這也能為CMOS技術帶來全新突破 。
為了找到這條“正確的路” ，團隊前期經歷了5年的探索試錯 。
人們現在所說的芯片多由硅材料制作。而硅材料和二維材料可以說天差地別——硅片厚度往往在幾百微米，一些薄層硅至少也有幾十納米；而二維半導體材料是原子級別 ，相當于厚度不到1納米。
“二維半導體作為一種全新的材料體系 ，在國際上所有的集成電路制造工廠里都是不存在的 。一旦引入新材料，就有可能對其他電子器件產生不可估量的影響 ，導致產線被污染 ，這是所有芯片廠商都無法接受的 。 ”周鵬介紹。
如何將二維材料與CMOS集成又不破壞其性能，是團隊需要攻克的核心難題 。CMOS電路表面有很多元件 ，如同一個微縮“城市 ” ，有高樓也有平地，高低起伏；而二維半導體材料厚度僅有1-3個原子，如同“蟬翼”般纖薄而脆弱 ，如果直接將二維材料鋪在CMOS電路上 ，材料很容易破裂，更不用談實現電路性能 。
“就好比我們從太空看上海 ，似乎很平坦 ，但這個城市內部其實有400多米、100多米或者幾十米高度不等的建筑。如果鋪一張薄膜在城市上方，膜本身就會不平整 。 ”周鵬形象比喻道 。
這也是為什么全世界的二維半導體研究者目前只能在極為平整的原生襯底上加工材料。一種解決思路是將CMOS的襯底“磨平 ”以適應二維材料 ，但要實現原子級平整并不現實 。
“我們沒有必要去改變CMOS ，而需要去適應它 。”團隊決定從本身就具有一定柔性的二維材料入手，通過模塊化的集成方案 ，先將二維存儲電路與成熟CMOS電路分離制造 ，再與CMOS控制電路通過高密度單片互連技術（微米尺度通孔）實現完整芯片集成。
正是這項核心工藝的創(chuàng)新，實現了在原子尺度上讓二維材料和CMOS襯底的緊密貼合 ，最終實現超過94%的芯片良率 ?；贑MOS電路控制二維存儲核心的全片測試支持8-bit指令操作 ，32-bit高速并行操作與隨機尋址，良率高達94.3% 。這也是迄今為止世界上首個二維-硅基混合架構閃存芯片，性能“碾壓”目前的Flash閃存技術 ，首次實現了混合架構的工程化。
團隊進一步提出了跨平臺系統設計方法論 ，包含二維-CMOS電路協同設計 、二維-CMOS跨平臺接口設計等，并將這一系統集成框架命名為“長纓（CY-01）架構 ”。
“這是中國集成電路領域的‘源技術’ ，使我國在下一代存儲核心技術領域掌握了主動權 。 ”展望二維-硅基混合架構閃存芯片的未來 ，周鵬-劉春森團隊期待該技術顛覆傳統存儲器體系，讓通用型存儲器取代多級分層存儲架構 ，為人工智能 、大數據等前沿領域提供更高速、更低能耗的數據支撐 ，讓二維閃存成為AI時代的標準存儲方案 。
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