复旦大学科研团队成功开发了世界上第一个二维-硅基混合架构闪存芯片。这项突破性技术通过将二维超快闪存设备与成熟硅基CMOS技术深度融合,克服了新型二维信息设备工程化的关键问题,为未来的数据存储技术开辟了新的道路。2025年10月8日,国际顶级学术期刊《自然》正式发表了相关研究成果。
核心价值是技术突破
这个芯片被命名为“长缨”(CY-01)“其创新的本质是实现二维材料与硅基技术的协同创新。研究小组通过系统集成架构与现有CMOS生产线相结合,形成了功能齐全的混合架构芯片,通过系统集成架构(具有400皮秒超快存储速度),将之前开发的“破晓”二维闪存原型设备(具有400皮秒超快存储速度)与现有CMOS生产线相结合。该设计成功解决了二维材料(厚度只有1-3个原子)与硅基电路之间的集成问题。该团队采用模块化思维,首先将制造二维存储单元和CMOS控制造电路分开,然后通过微米级通孔技术实现高密度连接。
跨越式提升性能表现
该芯片在具体性能指标上表现出显著优势。其存储速度达到皮秒级,比传统闪存快100万倍,首次实现了非易失存储和高速读写的统一。测试数据显示,芯片支持8位指令操作和32位高速并行处理,可以实现随机搜索功能,完全超过现有闪存技术的性能极限。在能效方面,每个操作能耗仅为0.644皮焦耳,比传统方案低67%以上,为高密度计算场景提供了重要的技术支撑。这一性能突破使得存储器首次能够匹配现代处理系统的计算能力,预计算系统有望完全。
对于工业发展的多重影响
这项技术将对半导体行业的生态产生深远的影响。首先,它通过兼容现有的CMOS生产线,避免了新生产线的巨额投资,可以直接激活中国成熟的40纳米生产线。其次,这种结构突破了传统闪存速度、功耗和集成度之间的平衡限制,为存储系统的重构提供了一种可能性——未来可以用单一的通用存储器代替当前复杂的分级存储结构。业内预计,该技术将在3D存储、边缘计算、物联网等领域创造新的市场空间,为全球每年600亿美元的存储市场注入变革动力。
应用前景面向未来
这项技术在人工智能和大数据时代具有特殊意义。其超高速特性使得数据访问速度与GPU计算能力相匹配,为AI训练、大规模推理等场景提供了更高效的数据支持。与此同时,芯片的低功耗特性使其在移动设备、边缘计算节点等有限的能源环境中具有独特的优势。研究小组表示,芯片集成度将在3-5年内提升到兆量级,产业化进程将通过知识产权授权加快。未来,随着容量向Gb级扩展,该技术有望成为AI时代的标准存储方案。
这一突破标志着中国在下一代核心存储技术领域的主动权,被业界称为集成电路领域的“源技术”。复旦大学团队不仅解决了二维电子设备工程化的世界性问题,还探索了颠覆性技术快速落地的可行路径,通过将二维材料的优势与成熟的半导体制造系统相结合,为后摩尔时代全球半导体产业的发展提供了重要启示。
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