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    全球首颗!复旦团队成功研发全新架构闪存芯片

    编者: 武花静@芯闻道 阅读6 来源: IC Research 2025/10/13 01:12:17 文章 外链 公开

    10月10日消息,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获里程碑式突破。


    获悉,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-刘春森团队率先研发出全球首颗二维-硅基混合架构芯片。


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    这一突破攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题;为推动信息技术迈入全新高速时代提供强力支撑。北京时间10月8日晚间,《自然》(Nature)期刊发表了上述研究成果。


    周鹏-刘春森团队方面认为,这是中国集成电路领域的“源技术”,使中国在下一代存储核心技术领域掌握了主动权。展望二维-硅基混合架构闪存芯片的未来,该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。


    据悉,大数据与人工智能时代对数据存取性能提出了极致要求,而传统存储器的速度与功耗已成为阻碍算力发展的关键难题之一。


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    存储器产业界代表认为,团队研发的二维-硅基混合架构芯片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,为市场带来变革。


    一个满血版大模型想要流畅运行,存储单元至少每秒工作上亿次。当下,信息的存储速度极限,成为集成电路领域最为关键的基础科学问题之一。目前速度最快的存储器均为易失性存储器,速度为1-30纳秒,但断电后数据会丢失。传统闪存不会轻易丢失数据,但存储速度比芯片工作速度落后10万倍以上。


    2018年至今,研究团队一直深耕闪存“提速”难题。他们从底层物理出发,构建了一个全新理论框架,研制出迄今最快的二维闪存器件“破晓”——速度达到400皮秒,比传统闪存快100万倍,为打破算力发展困境提供了底层原理。这一突破性成果今年4月发表于《自然》。


    团队方面认为,如果要加快新技术孵化,就要将二维超快闪存器件充分融入互补金属氧化物半导体(CMOS)传统半导体产线。历经5年探索试错,研究团队在单个器件、集成工艺等多点协同攻关。如何将二维材料与互补金属氧化半导体(CMOS)集成又不破坏其性能,是团队需要攻克的核心难题。


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    2024年Nature Electronics


    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;而二维半导体材料厚度仅有1个-3个原子,如“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。团队方面认为,研究人员没有必要去改变CMOS,而需要去适应它。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。


    研究团队方面表示,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年-5年时间将项目集成到兆量级水平,其间产生的知识产权和IP可授权给合作企业。




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    李明骏
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