日前，复旦大学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，攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题，为新一代颠覆性器件缩短应用化周期提供范例。相关研究成果于北京时间10月8日晚间发表在《自然》杂志上。今年4月，周鹏、刘春森团队研发出“破晓”二维闪存原型器件，实现了400皮秒超高速非易失存储，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。时隔半年，团队将“破晓(PoX)”与成熟硅基CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺平台深度融合，率先研发出全球首颗二维-硅基混合架构芯片。

二维-硅基混合架构闪存芯片结构示意图，包含二维模块、CMOS控制电路和微米尺度通孔

　　作为集成电路的前沿领域，二维电子学近年来获得很多关注，但如何让这项技术得到真正的应用，让二维电子器件走向功能芯片?周鹏、刘春森团队主动融入产业链，尝试从未来应用的终点出发，“从10到0”倒推最具可能性的技术发展路径。如何将二维材料与CMOS集成又不破坏其性能，是团队需要攻克的核心难题。“我们没有必要去改变CMOS，而是要去适应它。”团队从本身就具有一定柔性的二维材料入手，通过模块化的集成方案，先将二维存储电路与成熟CMOS电路分离制造，再与CMOS控制电路通过高密度单片互连技术(微米尺度通孔)实现完整芯片集成。

二维-硅基混合架构闪存芯片光学显微镜照片

　　正是这项核心工艺的创新，实现了在原子尺度上让二维材料和CMOS衬底的紧密贴合，最终实现超过94%的芯片良率。团队进一步提出了跨平台系统设计方法论，包含二维CMOS电路协同设计、二维CMOS跨平台接口设计等，并将这一系统集成框架命名为“长缨(CY-01)架构”。“这是中国集成电路领域的‘源技术’。”展望二维-硅基混合架构闪存芯片的未来，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。