全球首顆全新架構閃存芯片問世復旦大學實現(xiàn)里程碑突破(2)

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2025-10-09 22:39:40 澎湃新聞

為了找到這條“正確的路”，團隊前期經歷了5年的探索試錯，在單個器件、集成工藝等多點協(xié)同攻關。團隊的第一項集成工作發(fā)表于2024年的Nature Electronics，在最理想的原生襯底上實現(xiàn)了二維良率的突破，這為他們在真實復雜的CMOS襯底上解決問題提供了基礎。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。

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(xiàn)電路性能。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(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。團隊進一步提出了跨平臺系統(tǒng)設計方法論，包含二維-CMOS電路協(xié)同設計、二維-CMOS跨平臺接口設計等，并將這一系統(tǒng)集成框架命名為“長纓（CY-01）架構”。

銜接起實驗室成果與產業(yè)化需求，確保理論創(chuàng)新與應用轉化能夠“雙腿并行”，是周鵬-劉春森團隊在研究中相互交織的兩條主線。依托前期完成的研究成果與集成工作，此次打造出的芯片已成功流片。從基礎研究到工程化應用，團隊已跨越最艱難一步，后續(xù)迭代進程將進一步加快。他們下一步計劃建立實驗基地，與相關機構合作，建立自主主導的工程化項目，并計劃用3-5年時間將項目集成到兆量級水平，期間產生的知識產權和IP可授權給合作企業(yè)。多位業(yè)界人士表示看好該成果以更快速度從實驗室走向大規(guī)模應用，融入個人電腦、移動端設備等場景。存儲器產業(yè)界代表認為，團隊研發(fā)的二維器件具有天然的訪問速度優(yōu)勢，可突破閃存本身速度、功耗、集成度的平衡，未來或可在3D應用層面帶來更大的市場機會，下一步期待通過產學研協(xié)同合作，為每年600億美金的市場帶來變革。

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(責任編輯：0882)

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