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全球首顆二維-硅基混合架構閃存芯片在復旦誕生

2025年10月09日09:29 |
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全球首顆二維-硅基混合架構閃存芯片在復旦誕生

“破曉長纓”助力創新技術走向應用

從半導體晶體管誕生到全球第一顆CPU,用了24年。復旦大學集成電路與微納電子創新學院、集成芯片與系統全國重點實驗室周鵬-劉春森團隊,發表迄今最快二維閃存原型器件成果僅僅半年后,實現了全球首顆二維-硅基混合架構閃存芯片。

從顛覆性創新走向系統級應用,這一原本需要數十年的漫漫征途被大幅壓縮。北京時間10月8日晚,國際權威學術期刊《自然》發表了這一重大成果。

比傳統閃存快100萬倍

一個滿血版大模型想要流暢運行,存儲單元至少每秒工作上億次。當下,信息的存儲速度極限,成為集成電路領域最為關鍵的基礎科學問題之一。

目前速度最快的存儲器均為易失性存儲器,速度為1—30納秒,但斷電后數據會丟失。傳統閃存不會輕易丟失數據,但存儲速度比芯片工作速度落后10萬倍以上。

2018年至今,研究團隊一直深耕閃存“提速”難題。他們從底層物理出發,構建了一個全新理論框架,研制出迄今最快的二維閃存器件“破曉”——速度達到400皮秒,比傳統閃存快100萬倍。這一突破性成果今年4月發表於《自然》。

上個月,劉春森因為這一研究成果入選2025年《麻省理工科技評論》亞太區“35歲以下科技創新35人”。

借道已有的“高速公路”

從顛覆性創新到系統級應用,本質上是一條“從0到10”的艱難征途。而要真正走通這條路,離不開從“10到0”的遠見——從未來應用出發,倒推技術發展的路徑。

現有成熟的硅基工藝平台像一條高速公路,“破曉”像是一輛新型賽車,能否借道這條高速公路?“一旦成功,可以快速實現集成突破,同時賦能已有產業。”劉春森說。

二維半導體厚度僅為1—3個原子,如同“薄翼”般脆弱,與百微米級別的硅材料並不兼容。為此,團隊研制了原子芯片集成框架“長纓”,將二維存儲電路與硅基電路分離制造,再通過微米尺度的高密度單片互連技術實現完整集成,芯片集成良率高達94.3%。這一成果將二維超快閃存與硅基工藝平台深度融合,攻克了二維信息器件工程化的關鍵難題,率先實現全球首顆二維-硅基混合架構閃存芯片。

集成電路領域鮮有中國的原創技術,從“破曉”到“長纓”的命名,都暗含了研究團隊“希望助力中國半導體產業有所突破”的決心。

非易失性存儲器每年市場規模高達600億美元,其中閃存佔主導。對於全球首顆二維-硅基混合架構芯片的產業價值,不少投資公司表示看好。周鵬介紹,接下來,團隊計劃用3到5年,把混合架構芯片容量做到百萬級別。

(來源:解放日報 記者 黃海華)

(責編:嚴遠、軒召強)

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