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　　日(ri)前(qian)，復旦大(da)學集成電路與微(wei)納電子創新學院周(zhou)鵬、劉春森團隊率先研(yan)(yan)發(fa)出(chu)全(quan)球(qiu)首顆二(er)維(wei)-硅(gui)基(ji)混合(he)架構(gou)閃存芯片，攻克了(le)新型二(er)維(wei)信息器件(jian)工(gong)程(cheng)化(hua)的關鍵難題，為新一(yi)代顛覆(fu)性器件(jian)縮短(duan)應用化(hua)周(zhou)期提供范(fan)例。相(xiang)關研(yan)(yan)究成果于(yu)北京時間10月8日(ri)晚間發(fa)表在《自然(ran)》雜志上。今(jin)年4月，周(zhou)鵬、劉春森團隊研(yan)(yan)發(fa)出(chu)“破(po)(po)曉(xiao)”二(er)維(wei)閃存原型器件(jian)，實(shi)現了(le)400皮(pi)秒超高(gao)速非易(yi)失存儲，是迄今(jin)最快的半導體電荷存儲技術(shu)，為打破(po)(po)算力發(fa)展困(kun)境提供了(le)底(di)層原理。時隔半年，團隊將“破(po)(po)曉(xiao)(PoX)”與成熟硅(gui)基(ji)CMOS(互補金屬氧化(hua)物半導體)工(gong)藝平臺(tai)深度融合(he)，率先研(yan)(yan)發(fa)出(chu)全(quan)球(qiu)首顆二(er)維(wei)-硅(gui)基(ji)混合(he)架構(gou)芯片。

二維-硅基混合架構閃存芯片結構示意圖，包含二維模塊、CMOS控制電路和微米尺度通孔

　　作為(wei)集成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)前沿領域，二維(wei)電(dian)(dian)(dian)子(zi)學近年來獲得很多(duo)關(guan)注，但如(ru)何(he)讓這項(xiang)技術得到(dao)真正的(de)(de)應(ying)用，讓二維(wei)電(dian)(dian)(dian)子(zi)器件(jian)走向(xiang)功能芯(xin)片?周鵬、劉春森(sen)團隊(dui)主動融入產業鏈，嘗試從未來應(ying)用的(de)(de)終點出(chu)發，“從10到(dao)0”倒(dao)推最具(ju)可能性(xing)(xing)的(de)(de)技術發展(zhan)路(lu)徑。如(ru)何(he)將二維(wei)材料與(yu)CMOS集成(cheng)(cheng)(cheng)又不破(po)壞其性(xing)(xing)能，是團隊(dui)需要(yao)攻(gong)克的(de)(de)核(he)心難題。“我(wo)們沒有必要(yao)去改(gai)變(bian)CMOS，而是要(yao)去適應(ying)它。”團隊(dui)從本身就具(ju)有一定柔性(xing)(xing)的(de)(de)二維(wei)材料入手，通(tong)過模塊化的(de)(de)集成(cheng)(cheng)(cheng)方案，先將二維(wei)存(cun)儲電(dian)(dian)(dian)路(lu)與(yu)成(cheng)(cheng)(cheng)熟CMOS電(dian)(dian)(dian)路(lu)分離制(zhi)造，再與(yu)CMOS控(kong)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)通(tong)過高密(mi)度單(dan)片互(hu)連技術(微米尺度通(tong)孔)實現完整芯(xin)片集成(cheng)(cheng)(cheng)。

二維-硅基混合架構閃存芯片光學顯微鏡照片

　　正是(shi)(shi)這(zhe)(zhe)項核心工藝的(de)(de)創新(xin)，實現(xian)了在原子(zi)尺度(du)上讓(rang)二維(wei)材料(liao)和CMOS襯底的(de)(de)緊密貼合，最終實現(xian)超過94%的(de)(de)芯片(pian)良率(lv)。團(tuan)隊進一步提(ti)出了跨平臺(tai)系統設計(ji)方(fang)法論，包含(han)二維(wei)CMOS電(dian)路協同設計(ji)、二維(wei)CMOS跨平臺(tai)接口(kou)設計(ji)等，并將這(zhe)(zhe)一系統集成(cheng)框架(jia)命名為(wei)“長纓(CY-01)架(jia)構”。“這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)中國集成(cheng)電(dian)路領(ling)域的(de)(de)‘源技術(shu)’。”展望二維(wei)-硅基混合架(jia)構閃(shan)存(cun)(cun)芯片(pian)的(de)(de)未來，團(tuan)隊期待該(gai)技術(shu)顛覆(fu)傳統存(cun)(cun)儲器(qi)體(ti)系，讓(rang)通(tong)用(yong)型存(cun)(cun)儲器(qi)取代多級分層存(cun)(cun)儲架(jia)構，為(wei)人工智能、大數(shu)據等前沿領(ling)域提(ti)供更高速、更低(di)能耗(hao)的(de)(de)數(shu)據支撐，讓(rang)二維(wei)閃(shan)存(cun)(cun)成(cheng)為(wei)AI時代的(de)(de)標準(zhun)存(cun)(cun)儲方(fang)案。