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【导语】大数据与人工智能时代亟需突破存储瓶颈，复旦大学周鹏-刘春森团队继全球首创400皮秒超高速“破晓”闪存器件后，于10月8日在《自然》期刊发布最新成果——全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片，通过模块化集成技术实现94%良率，攻克二维材料与CMOS工艺兼容难题，为下一代存储技术开辟新路径。

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程碑式突破。今年4月，周鹏-刘春森团队于《自然》期刊提出“破晓”二维闪存原型器件，实现了400皮秒超高速非易失存储，这是迄今最快的半导体电荷存储技术，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(yǒu)众(zhòng)多(duō)元(yuán)件(jiàn)，如(rú)同(tóng)一(yī)个(gè)微(wēi)缩(suō)“城(chéng)市(shì)”，既(jì)有(yǒu)高(gāo)楼(lóu)也(yě)有(yǒu)平(píng)地(de)；而(ér)二(èr)维(wéi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)材(cái)料(liào)厚(hòu)度(dù)仅(jǐn)1到(dào)3个(gè)原(yuán)子(zi)，如(rú)“蝉(chán)翼(yì)”般(bān)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(wǒ)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、集成度上的平衡限制，未来或可在3D应用层面带来更大市场机会。

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、更低能耗的数据支撑，让二维闪存成为AI时代的标准存储方案。

研究团队表示，下一步计划建立实验基地，与相关机构合作，建立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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