复旦大学研发出首款二维闪存芯片，标志着硅基与原子级集成技术的重大突破。

在追求更快、更高效芯片的竞赛中，人类迎来了新的里程碑。上海复旦大学的科学家近日公布了全球首款全功能二维闪存芯片，这一工程学壮举或将彻底改变未来电子设备存储与处理信息的方式。

该芯片将超高速二维闪存技术与成熟的硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺相融合，构建出连接科研创新与大规模工业应用的混合系统，推动数据技术迈向高速新纪元。

这款突破性芯片支持八位指令操作与32位高速随机存取并行运算，存储单元良品率达94.3%，其运行速度超越现有闪存技术，首次实现了二维材料与硅基的成功工程化集成。

在数据存取速度决定成败的人工智能时代，这一突破直击计算领域最紧迫的瓶颈。传统存储架构的速度局限与高功耗长期制约着AI系统发展，复旦大学的创新或许正是开启高速未来的钥匙。

融合二维与三维世界

今年四月，该团队曾因开发出编程速度达400皮秒的PoX二维闪存原型惊艳学界，这一速度创造了半导体电荷存储的全新纪录。但此类突破往往需数十年才能实现产业化。

论文第一作者兼通讯作者刘春森教授指出：“从首个半导体晶体管原型到中央处理器问世历时约24年。而通过将新兴技术嵌入现有CMOS平台，我们的研究大幅压缩了这一进程，未来有望加速颠覆性应用的探索。”

来自复旦大学集成电路与系统全国重点实验室、集成电路与微纳电子学院的科研团队，通过将二维闪存技术直接嵌入CMOS平台，旨在突破技术转化的时间壁垒。这种战略级集成为实验设备走向商业系统提供了清晰路径。

论文共同通讯作者周鹏教授表示，存储设备有望成为最先实现产业化的二维电子系统，因为其“对材料质量和制造工艺要求相对较低，同时性能指标远超现有技术”。

原子级集成挑战

传统芯片依赖数百微米厚的硅晶圆，而二维半导体材料厚度仅数个原子层级（不足1纳米）。将如此脆弱的材料集成至粗糙的CMOS表面曾是重大技术障碍。

周教授生动比喻：“这好比从太空俯瞰上海 —— 城市看似平坦，但实际遍布400米、100米乃至数十米的高低建筑。若将薄膜覆盖于城市上空，薄膜自身难以保持平整。”

为解决这一难题，团队采用柔性二维材料与模块化集成方案，在CMOS基底上制备二维电路，通过高密度单片互连实现技术对接。这种原子级键合工艺确保了两类技术间稳定高效的通联。

目前该芯片已完成流片，科研团队计划未来数年内建立中试产线，三至五年间实现兆字节级系统的规模化制备。专家指出，这项成果有望缓解日益增长的数据量对AI系统造成的存储压力。

周教授强调：“该研究是中国集成电路领域的‘源头技术’，使我国有望主导下一代核心存储技术发展。”随着全球向更快速、更微型、更节能的计算领域推进，复旦大学的二维-硅基混合芯片或将成为下一场数字革命的基石。

该项研究成果已发表于《自然》杂志。

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