快科技10月9日消息，時隔半年，繼“破曉（PoX）”皮秒閃存器件問世，復(fù)旦大學(xué)在二維電子器件工程化道路上，再獲里程碑式突破。

日前，復(fù)旦大學(xué)宣布，該校周鵬-劉春森團隊研發(fā)的“長纓（CY-01）”架構(gòu)，將二維超快閃存器件“破曉（POX）”與成熟硅基CMOS工藝深度融合，率先研發(fā)出全球首顆二維-硅基混合架構(gòu)芯片。

相關(guān)研究成果以《全功能二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片》（A full-featured 2D flash chip enabled by system integration）為題，于北京時間10月8日晚間，在《自然》（Nature）期刊上發(fā)表。

復(fù)旦大學(xué)表示，這一突破攻克了新型二維信息器件工程化的關(guān)鍵難題，為新一代顛覆性器件縮短應(yīng)用化周期提供范例，也為推動信息技術(shù)邁入全新高速時代提供強力支撐。

封裝后的二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片（帶PCB板）

據(jù)介紹，當(dāng)前，CMOS技術(shù)是集成電路制造的主流工藝，市場中的大部分集成電路芯片均使用CMOS技術(shù)制造，產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟。

團隊認(rèn)為，如果要加快新技術(shù)孵化，就要將二維超快閃存器件充分融入CMOS傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)線，而這也能為CMOS技術(shù)帶來全新突破。

基于CMOS電路控制二維存儲核心的全片測試支持8-bit指令操作，32-bit高速并行操作與隨機尋址，良率高達94.3%。

這也是迄今為止世界上首個二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片，性能“碾壓”目前的Flash閃存技術(shù)，首次實現(xiàn)了混合架構(gòu)的工程化。

據(jù)了解，CMOS電路表面有很多元件，如同一個微縮“城市”，有高樓也有平地，高低起伏。

而二維半導(dǎo)體材料厚度僅有1-3個原子，如同“蟬翼”般纖薄而脆弱，如果直接將二維材料鋪在CMOS電路上，材料很容易破裂，更不用談實現(xiàn)電路性能。

如何將二維材料與CMOS集成又不破壞其性能，是團隊需要攻克的核心難題。

團隊決定從本身就具有一定柔性的二維材料入手，通過模塊化的集成方案，先將二維存儲電路與成熟CMOS電路分離制造，再與CMOS控制電路通過高密度單片互連技術(shù)（微米尺度通孔）實現(xiàn)完整芯片集成。

二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片結(jié)構(gòu)示意圖，包含二維模塊、CMOS控制電路和微米尺度通孔

正是這項核心工藝的創(chuàng)新，實現(xiàn)了在原子尺度上讓二維材料和CMOS襯底的緊密貼合，最終實現(xiàn)超過94%的芯片良率。

依托前期完成的研究成果與集成工作，此次打造出的芯片已成功流片。

下一步，團隊計劃建立實驗基地，與相關(guān)機構(gòu)合作，建立自主主導(dǎo)的工程化項目，并計劃用3-5年時間將項目集成到兆量級水平，期間產(chǎn)生的知識產(chǎn)權(quán)和IP可授權(quán)給合作企業(yè)。

二維-硅基混合架構(gòu)閃存芯片光學(xué)顯微鏡照片