10月11日消息，時隔半年，繼「破曉（PoX）」皮秒閃存器件之後，復旦大學集成晶片與系統全國重點實驗室集成電路與微納電子創新學院的周鵬-劉春森團隊研發出了「長纓（CY-01）」閃存架構。
它將二維超快閃存器件「破曉（PoX）」與成熟矽基CMOS工藝深度融合，打造了全球首顆二維-矽基混合架構晶片。
相關研究成果以《全功能二維-矽基混合架構閃存晶片》（A full-featured 2D flash chip enabled by system integration）為題，於北京時間10月8日晚間在《自然》（Nature）期刊上發表。
封裝後的二維-矽基混合架構閃存晶片（帶PCB板）
今年4月，周鵬-劉春森團隊於《自然》（Nature）期刊提出「破曉」二維閃存原型器件，實現了400皮秒超高速非易失存儲。
這是迄今最快的半導體電荷存儲技術，但如何從實驗室走向落地成為接下來的難關。
「破曉（PoX）」皮秒閃存器件
團隊認為，如果要加快新技術孵化，就要將二維超快閃存器件充分融入CMOS傳統半導體產線，因為CMOS技術是當前集成電路製造的主流工藝，產業鏈非常成熟。
團隊前期經歷了5年的探索試錯，在單個器件、集成工藝等多點協同攻關，尤其是如何將二維材料與CMOS集成又不破壞其性能，成為核心難題。
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電路分離製造，再與CMOS控制電路通過高密度單片互連技術（微米尺度通孔）實現完整晶片集成。
正是這項核心工藝的創新，實現了在原子尺度上讓二維材料和CMOS襯底的緊密貼合，並保證了足夠高的良率。
團隊進一步提出了跨平台系統設計方法論，包含二維-CMOS電路協同設計、二維-CMOS跨平台接口設計等，並將這一系統集成框架命名為「長纓（CY-01）架構」。
基於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高速並行操作與隨機尋址，良率高達94.3％。
它的性能可以碾壓目前的Flash閃存技術，首次實現了混合架構的工程化。
下一步，團隊計劃建立實驗基地，與相關機構合作，建立自主主導的工程化項目，並計劃用3-5年時間，將項目集成到兆量級水平，期間產生的智慧財產權和IP可授權給合作企業。
世界首顆二維-矽基混合架構閃存晶片：左側為半導體電晶體從原型器件到第一款CPU。右側為二維閃存器件結構、8英寸流片CMOS晶圓、二維-矽基混合架構閃存晶片
二維-矽基混合架構閃存晶片光學顯微鏡照片
二維-矽基混合架構閃存晶片透射電子顯微鏡照片
二維-矽基混合架構閃存晶片結構示意圖，包含二維模塊、CMOS控制電路和微米尺度通孔
