摘要:10月8日,复旦大学科研团队在国际顶刊《自然》上扔出一枚“技术炸弹”,宣布成功捣鼓出全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片。这项来自复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室的突破,由周鹏和刘春森团队联手完成,他们打造的 “长缨(CY-01)架构” 把二维超快存储器件“
10月8日,复旦大学科研团队在国际顶刊《自然》上扔出一枚“技术炸弹”,宣布成功捣鼓出全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片。这项来自复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室的突破,由周鹏和刘春森团队联手完成,他们打造的 “长缨(CY-01)架构” 把二维超快存储器件“破晓”与成熟硅基CMOS工艺巧妙融合,解决了新型二维信息器件从实验室走向工厂的关键难题。
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01 技术破局:原子级薄材与硅基的神仙组合
现在人工智能应用遍地开花,数据存取性能已经成为制约算力发展的关键瓶颈。现今最快的易失性存储器速度确实很顶,但一断电数据就“全部清零”。传统闪存能持久保存数据,但其工作效率早就追不上现代芯片的计算节奏。
原子级厚度的二维半导体材料,被科学界公认为打破这一僵局的希望。今年4月,周鹏—刘春森团队已经在《自然》期刊上发表论文,推出了“破晓”二维闪存原型器件,实现了400皮秒超高速非易失存储,创下了半导体电荷存储技术的速度新纪录。
但将仅有1-3个原子厚度的二维材料集成到CMOS电路上,难度简直逆天。研究团队成员周鹏教授生动地比喻:“CMOS电路表面元件林立,就像一座微缩‘城市’,有高楼也有平地;而二维半导体材料薄如‘蝉翼’,脆弱得不行,直接铺在CMOS电路上,材料立马就会破裂。”
“我们没必要去改变CMOS,而需要去适应它。”基于这一思路,团队转而研究本身就具备一定柔性的二维材料,通过模块化集成方案,终于找到了解决问题的通关密码。
02 “长缨架构”:中国芯片的逆天操作
研究团队独创的 “长缨(CY-01)架构” ,采用了 “先分后合” 的骚操作。他们先把二维存储电路与成熟CMOS电路分开制造,再通过微米尺度的高密度单片互连技术完成整体集成,实现了芯片集成良率高达94.3% 的优异成果。
这一数字背后是中国科研人员的工程智慧。团队从具有柔性特点的二维材料入手,通过模块化集成方案,成功规避了二维材料与CMOS电路直接集成时容易破损的难题。
团队将超快闪存器件“破晓”与成熟硅基CMOS工艺无缝融合,以前瞻性的系统集成理念,圆满完成了全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片的研发。
这项核心工艺的创新,破天荒地在原子尺度上实现了二维材料与CMOS衬底的紧密贴合。
从基础研究到工程化应用,团队已经跨越了最艰难的关卡。研究团队计划创建实验基地,与各方机构通力合作,构建自主主导的工程化项目,并计划用3-5年时间将项目集成到兆量级水平,期间产生的知识产权和IP将授权给合作企业使用。
03 性能飞跃:比传统闪存快百万倍
这款二维-硅基混合架构闪存芯片支持8-bit指令操作与32-bit高速并行操作与随机寻址,性能表现让现有闪存技术望尘莫及。
团队之前研发的“破晓”二维闪存原型器件已经实现了400皮秒超高速非易失存储,速度相比传统闪存整整提升了百万倍。传统闪存完成一次操作要几万到几十万纳秒,而“破晓”只需400皮秒——1纳秒等于1000皮秒,这真的是降维打击!
对于如日中天的人工智能领域,这项技术好比给“狂奔的电脑”配上了“超速记忆库”。以往算得快却调不出数据的卡顿问题,这下真的有希望彻底解决。
产业界专家认为,这种芯片能够突破闪存自身在速度、功耗、集成度上的平衡限制,未来在3D应用层面可能带来更大的市场想象空间。
多位业内人士看好该成果以更短时间从实验室走向大规模应用,融入我们的个人电脑、移动设备等日常场景。
04 产业链机遇:哪些公司将受益?
复旦大学的这一突破,将为整个存储芯片产业链带来全新发展机遇。从A股市场来看,多家公司在各自领域都有着独特优势。
兆易创新作为国内存储芯片设计领头羊,全球NOR Flash市占率高达18.5%,自研的128层3D NAND良率超过90%。公司车规级产品已经打入特斯拉供应链,在存储芯片设计领域的技术积淀让其站在了产业最前线。
北京君正作为国内车规级存储芯片巨头,核心产品涵盖SRAM、DRAM和NOR Flash芯片。公司全球SRAM市占率21.8%排名第二,产品广泛用于汽车电子、工业制造和高端消费电子领域。
长电科技作为大基金一期重点投资的企业,HBM封测技术能跟上国际主流。作为全球第三大封测厂,长电科技在先进封装领域布局深入,当前订单已经排到明年,充分显示了行业的高景气度。
通富微电在存储封测领域表现亮眼,苏州厂产能利用率超过120%。公司与英伟达、AMD合作紧密,存储封测收入同比增长75%,凸显了行业的高度繁荣。
江波龙作为国内领先的存储产品和解决方案提供商,拥有完整的产品线。公司自研SLC NAND Flash芯片填补了国内空白,并且已经成功打入高端车企供应链。
05 市场前景:AI驱动存储芯片超级周期
人工智能时代,AI系统的瓶颈正从前端算力转向后端存储和数据。未来的模型会越来越庞大,对存储性能提出更高要求。
产学研协同合作有望为每年600亿美元的市场带来变革。存储器产业界代表认为,团队研发的二维器件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。
近期,全球存储芯片市场迎来显著变化,多国芯片巨头纷纷上调产品报价。韩国三星电子公司已正式向客户发出通知,计划在第四季度全面上调DRAM与NAND闪存产品的合约价格。
摩根士丹利最新研报预测,人工智能热潮下,存储芯片行业预计迎来一个 “超级周期”。
随着AI大模型推动数据量增长,对存储设备提出更高要求,具备核心技术和前瞻布局的中国存储企业将迎来长期广阔增长空间。
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研究团队计划用3-5年时间将项目集成到兆量级水平,这意味着我们可能很快就能见证这项技术的规模化应用。
正如团队负责人周鹏所言:“这是中国集成电路领域的 ‘源技术’ ,使我国在下一代存储核心技术领域掌握了主动权。”这项成果不只是延续性的技术改良,更是存储速度和效率上的一次颠覆性进步。
本文不构成投资建议,入市需谨慎!
来源:闺蜜财经话