2025-10-10 10:00:10
【导语】大数据与人工智能时代对数据存取性能要求愈发严苛，传统存储技术难当大任。复旦大学周鹏 - 刘春森团队继“破晓”皮秒闪存器件后，再获里程碑式突破，研发出全球首颗二维 - 硅基混合架构闪存芯片，相关成果发表于《自然》期刊。该成果攻克关键难题，或为中国集成电路领域带来新契机。
大数据与人工智能时代对数据存取性能提出极致要求，而目前速度最快的存储器为易失性存储器，速度为1-30纳秒，断电后数据会丢失。传统闪存不会轻易丢失数据，但工作效率落后于芯片算力10万倍以上。
01 继“破晓”后再次获里程碑式突破
复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、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，解决了存储速率上的技术难题。相关研究成果于10月8日发表在学术期刊《自然》上。
这是复旦大学继“破晓（PoX）”皮秒闪存器件问世后，在二维电子器件工程化道路上再获里(lǐ)程(chéng)碑(bēi)式(shì)突(tū)破(pò)。今(jīn)年(nián)4月(yuè)，周(zhōu)鹏(péng)-刘(liú)春(chūn)森(sēn)团(tuán)队(duì)于(yú)《自(zì)然(rán)》期(qī)刊(kān)提(tí)出(chū)“破(pò)晓(xiǎo)”二(èr)维(wéi)闪(shǎn)存(cún)原(yuán)型(xíng)器(qì)件(jiàn)，实(shí)现(xiàn)了(le)400皮(pí)秒(miǎo)超(chāo)高(gāo)速(sù)非(fēi)易(yì)失(shī)存(cún)储(chǔ)，这(zhè)是(shì)迄(qì)今(jīn)最(zuì)快(kuài)的(de)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)电(diàn)荷(hé)存(cún)储技术，为打破算力发展困境提供了底层原理支撑。研究团队认为，若要加快新技术孵化，就要将二维超快闪存器件充分融入互补金属氧化物半导体（CMOS）传统半导体生产线。
来源：新闻视频截图
02 兼顾集成与性能
然而，CMOS电路表面有众多元件，如同一个微缩“城市”，既有高楼也有平地；而二维半导体材料厚度仅1到3个原子，如“蝉翼”般纤薄脆弱，若直接将其铺在CMOS电路上，材料很容易破裂。如何将二维材料与CMOS电路集成且不破坏其性能，是团队需要攻克的核心难题。
“我们没必要去改变CMOS，而需要去适应它。”复旦大学集成电路与微纳电子创新学院副院长周鹏介绍，团队从具有一定柔性特点的二维材料入手，通过模块化集成方案，先将二维存储电路与成熟CMOS电路分离制造，再通过微米尺度的高密度单片互连技术实现完整集成，使芯片集成良率超过94%。
这一成果将二维超快闪存与成熟CMOS的工艺深度融合，攻克了二维信息器件工程化的关键难题，率先实现全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片的研发。产业界相关人士认为，这种芯片可突破闪存本身在速度、功耗、集成(chéng)度(dù)上(shàng)的(de)平(píng)衡(héng)限(xiàn)制(zhì)，未(wèi)来(lái)或(huò)可(kě)在(zài)3D应(yīng)用(yòng)层(céng)面(miàn)带(dài)来(lái)更(gèng)大(dà)市(shì)场(chǎng)机(jī)会(huì)。
来源：新闻视频截图
03 中国集成电路领域的“源技术”
周鹏-刘春森团队方面认为，这是中国集成电路领域的“源技术”，使中国在下一代存储核心技术领域掌握了主动权。展望二维-硅基混合架构闪存芯片的未来，该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(zhī)撑(chēng)，让(ràng)二(èr)维(wéi)闪(shǎn)存(cún)成(chéng)为(wèi)AI时(shí)代(dài)的(de)标(biāo)准(zhǔn)存(cún)储(chǔ)方(fāng)案(àn)。
研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)表(biǎo)示(shì)，下(xià)一(yī)步(bù)计(jì)划(huà)建(jiàn)立(lì)实(shí)验(yàn)基(jī)地(de)，与(yǔ)相(xiāng)关机(jī)构(gòu)合(hé)作(zuò)，建(jiàn)立(lì)自主主导的工程化项目，用3-5年时间将项目集成到兆量级水平。
综合来源：科技日报、中国新闻网等
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