復(fù)旦大學(xué)集成電路與微納電子創(chuàng)新學(xué)院、集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的周鵬-劉春森團(tuán)隊(duì)，在半導(dǎo)體存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重大突破，成功研制出全球首顆二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片。這一成果不僅刷新了存儲(chǔ)技術(shù)的速度極限，更實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的跨越式發(fā)展。

存儲(chǔ)速度是當(dāng)前集成電路領(lǐng)域的關(guān)鍵瓶頸。以大模型運(yùn)行需求為例，存儲(chǔ)單元需每秒處理上億次操作，而現(xiàn)有技術(shù)難以滿(mǎn)足。傳統(tǒng)閃存雖能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，但速度較芯片工作需求落后10萬(wàn)倍以上；最快存儲(chǔ)器雖達(dá)納秒級(jí)，卻存在斷電數(shù)據(jù)丟失的缺陷。團(tuán)隊(duì)自2018年起聚焦閃存提速難題，通過(guò)底層物理機(jī)制創(chuàng)新，構(gòu)建全新理論框架，成功研制出速度達(dá)400皮秒的二維閃存器件“破曉”，較傳統(tǒng)技術(shù)提升100萬(wàn)倍，相關(guān)成果已于今年4月發(fā)表于《自然》期刊。

突破性器件的產(chǎn)業(yè)化道路充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體晶體管從1947年誕生到1971年首顆CPU問(wèn)世，歷經(jīng)24年技術(shù)迭代。二維半導(dǎo)體材料厚度僅1-3個(gè)原子層，與百微米級(jí)硅基工藝存在物理兼容難題。研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)“長(zhǎng)纓”集成框架，采用分離制造、高密度互連技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二維存儲(chǔ)電路與硅基電路的精準(zhǔn)對(duì)接，芯片良率達(dá)94.3%，成功打通技術(shù)落地路徑。

這項(xiàng)創(chuàng)新具有顯著產(chǎn)業(yè)價(jià)值。非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)600億美元，其中閃存占據(jù)主導(dǎo)地位。二維-硅基混合架構(gòu)芯片通過(guò)融合超快存儲(chǔ)與成熟工藝優(yōu)勢(shì)，為人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域提供高速可靠解決方案。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人透露，計(jì)劃用3-5年將芯片容量提升至百萬(wàn)級(jí)，隨后推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

該成果在國(guó)際學(xué)術(shù)界引發(fā)廣泛關(guān)注。論文原定10月30日上線(xiàn)，因研究?jī)r(jià)值突出獲《自然》編輯部提前發(fā)布邀請(qǐng)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)“破曉”“長(zhǎng)纓”等命名，彰顯了推動(dòng)中國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)突破的決心。這項(xiàng)突破不僅為存儲(chǔ)技術(shù)開(kāi)辟新方向，更通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新縮短了從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的周期，為全球存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展提供中國(guó)方案。