本報訊(記者 任朝霞)日前,復(fù)旦大學(xué)集成電路與微納電子創(chuàng)新學(xué)院周鵬、劉春森團(tuán)隊率先研發(fā)出全球首顆二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片,攻克了新型二維信息器件工程化的關(guān)鍵難題,為新一代顛覆性器件縮短應(yīng)用化周期提供范例。相關(guān)研究成果于北京時間10月8日晚間發(fā)表在《自然》雜志上。
今年4月,周鵬、劉春森團(tuán)隊研發(fā)出“破曉”二維閃存原型器件,實現(xiàn)了400皮秒超高速非易失存儲,是迄今最快的半導(dǎo)體電荷存儲技術(shù),為打破算力發(fā)展困境提供了底層原理。時隔半年,團(tuán)隊將“破曉(PoX)”與成熟硅基CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝平臺深度融合,率先研發(fā)出全球首顆二維-硅基混合架構(gòu)芯片。
作為集成電路的前沿領(lǐng)域,二維電子學(xué)近年來獲得很多關(guān)注,但如何讓這項技術(shù)得到真正的應(yīng)用,讓二維電子器件走向功能芯片?周鵬、劉春森團(tuán)隊主動融入產(chǎn)業(yè)鏈,嘗試從未來應(yīng)用的終點(diǎn)出發(fā),“從10到0”倒推最具可能性的技術(shù)發(fā)展路徑。
如何將二維材料與CMOS集成又不破壞其性能,是團(tuán)隊需要攻克的核心難題?!拔覀儧]有必要去改變CMOS,而是要去適應(yīng)它。”團(tuán)隊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(shù)(微米尺度通孔)實現(xiàn)完整芯片集成。
正是這項核心工藝的創(chuàng)新,實現(xiàn)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(xiàn)超過94%的芯片良率。團(tuán)隊進(jìn)一步提出了跨平臺系統(tǒng)設(shè)計方法論,包含二維CMOS電路協(xié)同設(shè)計、二維CMOS跨平臺接口設(shè)計等,并將這一系統(tǒng)集成框架命名為“長纓(CY-01)架構(gòu)”。
“這是中國集成電路領(lǐng)域的‘源技術(shù)’?!闭雇S-硅基混合架構(gòu)閃存芯片的未來,團(tuán)隊期待該技術(shù)顛覆傳統(tǒng)存儲器體系,讓通用型存儲器取代多級分層存儲架構(gòu),為人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿領(lǐng)域提供更高速、更低能耗的數(shù)據(jù)支撐,讓二維閃存成為AI時代的標(biāo)準(zhǔn)存儲方案。
《中國教育報》2025年10月10日 第01版
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