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【瞧!我们的前沿科技】
光明日报上海10月12日电(记者颜维琦 通讯员华亭)记者从复旦大学获悉,继今年4月推出“破晓”二维闪存原型器件,实现400皮秒(1皮秒等于一万亿分之一秒)超高速非易失存储,为打破算力发展困境提供底层原理后,时隔半年,该校集成芯片与系统全国重点实验室周鹏-刘春森团队在这一领域再获里程碑式突破。日前,《自然》期刊发表了该团队的最新研究进展。其研发的“长缨(CY-01)”架构将“破晓”与成熟硅基CMOS(互补金属氧化半导体)工艺深度融合,率先研发出全球首颗二维-硅基混合架构芯片,不仅攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题,也为推动信息技术迈入全新高速时代提供强力支撑。
作为集成电路的前沿领域,二维电子学在近年来获得诸多关注,然而,如何加速产业化进程,让二维电子器件走向功能芯片?团队认为,要加快新技术孵化,就要将二维超快闪存器件充分融入CMOS传统半导体产线,这也能为CMOS技术带来全新突破。团队前期经历了5年的探索试错,在单个器件、集成工艺等多点协同攻关。团队的第一项集成工作发表于2024年的《自然·电子学》,为此后的研究工作奠定了基础。
“二维半导体作为一种全新的材料体系,在国际上所有的集成电路制造工厂里都是不存在的。一旦引入新材料,就有可能对其他电子器件产生不可估量的影响,导致产线被污染,这是所有芯片厂商都无法接受的。”周鹏介绍。
如何将二维材料与CMOS集成又不破坏其性能?团队决定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实现完整芯片集成。正是这项核心工艺的创新,在原子尺度上实现了二维材料和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。
据了解,团队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,并计划用3至5年时间将项目集成到兆量级水平。“这是中国集成电路领域的‘源技术’,使我国在下一代存储核心技术领域掌握主动权。”周鹏说。
《光明日报》(2025年10月13日 08版)