2025-10-9

我国科学家实现全球首颗二维-硅基混合架构芯片

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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-刘春森团队成功研发全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片,相关成果于北京时间10月8日深夜发表在《自然》(Nature)期刊上。该成果名为“长缨(CY-01)”架构,将今年4月发布的“破晓(PoX)”二维闪存原型器件与成熟硅基CMOS工艺深度融合,攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题,实现了从实验室原型到实际芯片的跃迁,标志着中国在下一代存储核心技术领域取得重大突破。

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突破性技术性能与架构创新

复旦大学团队研发的“长缨(CY-01)”二维-硅基混合架构芯片,实现了二维超快闪存与硅基CMOS工艺平台的深度融合,攻克了二维信息器件工程化的关键难题。该芯片基于今年4月团队在《自然》发表的“破晓(PoX)”二维闪存原型器件,后者实现了400皮秒超高速非易失存储,是迄今最快的半导体电荷存储技术。[1][2]

这一最新成果不仅是从实验室原型到实际芯片的跨越,更代表了二维半导体器件向产业化迈进的关键一步。研究团队将具有原子级厚度的二维半导体材料与传统硅基技术相结合,创造出既保留二维材料超高速特性,又能兼容现有半导体制造工艺的创新架构,为突破摩尔定律逼近物理极限的全球性挑战提供了新思路。[3]

该芯片被视为二维应用工程化的里程碑,为新一代颠覆性器件缩短应用化周期提供了范例,有望推动信息技术迈入全新高速时代,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。[1][2]

研究背景与技术积累

该团队自2018年起持续深耕闪存技术提速研究,在《自然·纳米》、《自然·电子学》等顶级期刊上多次发表二维闪存器件速度突破的进展,为此次混合架构芯片的成功奠定了坚实基础。[1]

研究团队在2021年就已意识到二维闪存器件颠覆性速度突破的价值,开始同步推进二维超快闪存的集成验证工作,经过数年攻关,终于实现了从单一器件到系统集成的跨越。

目前,国际上对二维半导体的研究仍处于起步阶段,尚未实现大规模应用。复旦团队此次成果不仅实现了技术突破,更代表了中国科学家在该领域的前沿探索,使中国在下一代存储核心技术领域掌握了主动权,有望为全球半导体产业提供“源技术”级的创新解决方案。[2]

产业化前景与应用价值

非易失性存储器每年市场规模高达600亿美元,其中闪存占主导地位,二维-硅基混合架构闪存芯片的问世为这一庞大市场带来了革命性变化的可能。[1]

该技术有望颠覆传统存储器体系,用通用型存储器取代现有的多级分层存储架构,大幅提升数据访问速度,同时降低能耗。具体应用前景包括:

  • 为人工智能时代提供标准存储方案,加速AI模型训练和推理过程[2]
  • 为大数据处理提供更高效的数据支撑,显著提升数据密集型应用的性能[2]
  • 为未来高性能计算、物联网等领域提供全新的存储解决方案[3]

研究团队已规划清晰的产业化路径,计划用3到5年时间,将混合架构芯片容量做到百万级别后,再正式交给产业界进行规模化生产。多位投资界人士对这一技术的产业化前景表示看好,认为其有可能大幅加快半导体产业的技术迭代进程。[1][3]

命名深意与创新决心

从“破晓”到“长缨”的命名,暗含了研究团队“希望助力中国半导体产业有所突破”的坚定决心。“破晓”象征着在闪存技术上实现突破的黎明时刻,而“长缨”则寓意着掌握核心技术、缚住产业难题的雄心。[1][2]

这一成果使复旦研究团队在2025年内第二次登上《自然》期刊,展示了中国科学家在半导体前沿领域的持续创新能力。团队认为,这是中国集成电路领域的“源技术”,让中国在下一代存储核心技术领域掌握了话语权,有望改变全球半导体产业格局。[3][4]

展望未来,研究团队期待二维闪存技术能成为AI时代的标准存储方案,彻底改变现有存储器体系,为信息技术发展开辟全新道路。正如团队所言,这一成果不仅是技术突破,更是中国半导体产业向自主创新、引领发展迈出的重要一步。[3][2]

本内容由AI生成