記者從復(fù)旦大學(xué)獲悉，繼今年4月推出“破曉”二維閃存原型器件，實(shí)現(xiàn)400皮秒（1皮秒等于一萬(wàn)億分之一秒）超高速非易失存儲(chǔ)，為打破算力發(fā)展困境提供底層原理后，時(shí)隔半年，該校集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周鵬-劉春森團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域再獲里程碑式突破。日前，《自然》期刊發(fā)表了該團(tuán)隊(duì)的最新研究進(jìn)展。其研發(fā)的“長(zhǎng)纓（CY-01）”架構(gòu)將“破曉”與成熟硅基CMOS（互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體）工藝深度融合，率先研發(fā)出全球首顆二維-硅基混合架構(gòu)芯片，不僅攻克了新型二維信息器件工程化的關(guān)鍵難題，也為推動(dòng)信息技術(shù)邁入全新高速時(shí)代提供強(qiáng)力支撐。

作為集成電路的前沿領(lǐng)域，二維電子學(xué)在近年來(lái)獲得諸多關(guān)注，然而，如何加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，讓二維電子器件走向功能芯片？團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，要加快新技術(shù)孵化，就要將二維超快閃存器件充分融入CMOS傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)線(xiàn)，這也能為CMOS技術(shù)帶來(lái)全新突破。團(tuán)隊(duì)前期經(jīng)歷了5年的探索試錯(cuò)，在單個(gè)器件、集成工藝等多點(diǎn)協(xié)同攻關(guān)。團(tuán)隊(duì)的第一項(xiàng)集成工作發(fā)表于2024年的《自然·電子學(xué)》，為此后的研究工作奠定了基礎(chǔ)。

“二維半導(dǎo)體作為一種全新的材料體系，在國(guó)際上所有的集成電路制造工廠里都是不存在的。一旦引入新材料，就有可能對(duì)其他電子器件產(chǎn)生不可估量的影響，導(dǎo)致產(chǎn)線(xiàn)被污染，這是所有芯片廠商都無(wú)法接受的。”周鵬介紹。

如何將二維材料與CMOS集成又不破壞其性能？團(tuán)隊(duì)決定從本身就具有一定柔性的二維材料入手，通過(guò)模塊化的集成方案，先將二維存儲(chǔ)電路與成熟CMOS電路分離制造，再與CMOS控制電路通過(guò)高密度單片互連技術(shù)實(shí)現(xiàn)完整芯片集成。正是這項(xiàng)核心工藝的創(chuàng)新，在原子尺度上實(shí)現(xiàn)了二維材料和CMOS襯底的緊密貼合，最終實(shí)現(xiàn)超過(guò)94%的芯片良率。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了跨平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論，包含二維-CMOS電路協(xié)同設(shè)計(jì)、二維-CMOS跨平臺(tái)接口設(shè)計(jì)等，并將這一系統(tǒng)集成框架命名為“長(zhǎng)纓（CY-01）”架構(gòu)。

據(jù)了解，團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃建立實(shí)驗(yàn)基地，與相關(guān)機(jī)構(gòu)合作，建立自主主導(dǎo)的工程化項(xiàng)目，并計(jì)劃用3至5年時(shí)間將項(xiàng)目集成到兆量級(jí)水平。“這是中國(guó)集成電路領(lǐng)域的‘源技術(shù)’，使我國(guó)在下一代存儲(chǔ)核心技術(shù)領(lǐng)域掌握主動(dòng)權(quán)?！敝荠i說(shuō)。（記者顏維琦 通訊員華亭）

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