为了找到这条“正确的路”,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Nature Electronics,在最理想的原生衬底上实现了二维良率的突破,这为他们在真实复杂的CMOS衬底上解决问题提供了基础。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。
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。CMOS电路表面有很多元件,如同一个微缩“城市”,有高楼也有平地,高低起伏;而二维半导体材料厚度仅有1-3个原子,如同“蝉翼”般纤薄而脆弱,如果直接将二维材料铺在CMOS电路上,材料很容易破裂,更不用谈实现电路性能。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(微米尺度通孔)实现完整芯片集成。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”。
衔接起实验室成果与产业化需求,确保理论创新与应用转化能够“双腿并行”,是周鹏-刘春森团队在研究中相互交织的两条主线。依托前期完成的研究成果与集成工作,此次打造出的芯片已成功流片。从基础研究到工程化应用,团队已跨越最艰难一步,后续迭代进程将进一步加快。他们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3-5年时间将项目集成到兆量级水平,期间产生的知识产权和IP可授权给合作企业。多位业界人士表示看好该成果以更快速度从实验室走向大规模应用,融入个人电脑、移动端设备等场景。存储器产业界代表认为,团队研发的二维器件具有天然的访问速度优势,可突破闪存本身速度、功耗、集成度的平衡,未来或可在3D应用层面带来更大的市场机会,下一步期待通过产学研协同合作,为每年600亿美金的市场带来变革。
时隔半年,继“破晓(PoX)”皮秒闪存器件问世后,复旦大学在二维电子器件工程化道路上再次取得重大突破
2025-10-09 22:36:45全球首颗复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、集成电路与微纳电子创新学院周鹏—刘春森团队研发出全球首颗二维—硅基混合架构闪存芯片,解决了存储速率的技术难题。相关研究成果发表于国际学术期刊《自然》
2025-10-10 19:13:45复旦成功研发全新架构闪存芯片博通今日推出业内首个Wi-Fi 8芯片解决方案,包括BCM6718、BCM43840、BCM43820和BCM43109
2025-10-15 15:40:07全球首颗WiFi8芯片发布