全球首颗！复旦团队成功研发二维-硅基混合架构闪存芯片

10月9日，复旦大学再次传来重磅消息：继今年早些时候推出“破晓（pox）”皮秒级二维闪存器件后，该校周鹏-刘春森团队在二维电子器件的工程化进程中取得又一重大突破。

最新成果显示，该团队成功研发出名为“长缨（CY-01）”的全新架构，首次将二维超快闪存单元“破晓（POX）”与成熟的硅基CMOS工艺深度结合，打造出全球首枚二维-硅基混合架构芯片。

北京时间10月8日晚，这项题为《全功能二维-硅基混合架构闪存芯片》（A full-featured 2D flash chip enabled by system integration）的研究成果正式发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature），标志着我国在新型半导体技术领域迈出关键一步。

据复旦大学介绍，此次突破解决了二维材料器件从实验室走向产业应用的核心瓶颈，为未来颠覆性电子器件的快速落地提供了可复制的技术路径，也为信息技术向更高性能、更高速度演进注入强劲动力。

封装完成的二维-硅基混合架构闪存芯片（含PCB板）

目前，CMOS工艺仍是集成电路制造的主流技术，广泛应用于各类芯片生产，具备高度成熟的产业链基础。

研究团队指出，要加速新兴二维技术的产业化进程，必须将其无缝嵌入现有的CMOS产线体系中，这不仅能降低量产门槛，还能反向推动传统CMOS技术升级换代。

测试数据显示，基于CMOS电路控制的二维存储核心已实现完整的片上功能验证，支持8-bit指令操作、32-bit高速并行读写及随机寻址能力，芯片整体良率达到惊人的94.3%。

这是全球首个实现全功能集成的二维-硅基混合闪存芯片，性能远超当前主流Flash存储技术，首次实现了此类混合架构的实际工程化落地。

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值得注意的是，CMOS电路表面结构复杂，存在大量高低不平的元件，宛如一座微观“城市”。而二维半导体材料仅厚1至3个原子层，极其轻薄且易损，若直接沉积于CMOS电路上极易发生断裂或性能退化。

如何在不损伤材料的前提下实现高精度集成，成为项目攻关的最大挑战。

为此，团队另辟蹊径，利用二维材料本身具有的柔韧特性，提出模块化集成策略：先分别独立制备二维存储模块和CMOS控制电路，再通过微米级通孔的高密度单片互连技术，实现两者的高效融合。

二维-硅基混合架构闪存芯片结构示意图，展示二维模块、CMOS控制电路及微米尺度通孔

这一创新工艺成功实现了原子级厚度材料与硅基衬底之间的稳定贴合，最终达成超过94%的良品率，为大规模制造奠定了坚实基础。

依托前期积累的关键技术，该芯片已完成流片并进入后续测试阶段。

展望未来，团队计划筹建专门实验平台，联合相关单位推进自主可控的工程化项目，目标在3到5年内实现兆量级规模集成，并在此过程中形成可对外授权的核心知识产权和技术IP。

二维-硅基混合架构闪存芯片光学显微图像

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