北京时间 10 月 8 日，复旦大学研究团队在国际顶级期刊《自然》（Nature）发表重磅成果，其研发的全球首颗二维 - 硅基混合架构闪存芯片正式亮相，一举攻克新型二维信息器件工程化的核心难题，为摩尔定律逼近物理极限的全球性挑战提供了突破性解决方案。
此次发布的混合架构芯片，创新性地实现了原子级厚度的二维半导体材料与成熟硅基工艺的深度融合。据论文披露，团队重点突破三大工程化瓶颈：一是通过范德华异质集成技术解决二维材料与硅基衬底的界面兼容问题，界面态密度降至 10⁹ cm⁻² eV⁻¹ 以下；二是开发自对准工艺实现二维器件与硅基电路的精准互连，良率提升至 85% 以上；三是构建混合存储架构，使芯片存储密度较传统硅基闪存提升 3 倍，而功耗降低 40%。
“这不是实验室里的‘概念芯片’，而是具备全功能的工程化原型。” 团队核心成员表示，该成果首次证明二维半导体材料可融入现有硅基产业生态，打破了 “二维材料虽优却难以量产” 的行业困局。
当前，硅基芯片制程已逼近 1nm 物理极限，量子隧穿效应、短沟道效应等问题导致性能提升陷入停滞，IMEC 等机构预测二维半导体将在 2039 年成为行业主导技术，但此前国际研究始终卡在 “实验室样品” 向 “工业产品” 转化的关口 —— 宾夕法尼亚州立大学虽实现二维材料计算机原型，却无法兼容现有硅基产线；中科院上海微系统所攻克栅介质材料难题后，混合架构集成仍无突破。
复旦大学此次成果恰好填补了这一空白。业内专家指出，二维材料的原子级厚度可使晶体管尺寸突破现有限制，而 “混合架构” 设计则避免了对全球数千亿美元硅基产能的颠覆式改造，为产业升级提供低成本过渡路径。
这项突破源自复旦大学深耕二十余年的技术积累。以曾璇教授为首的集成电路设计自动化创新团队，传承自我国首个半导体专业创办者谢希德先生的学术脉络，长期聚焦 “卡脖子” 难题。团队此前已研发出人工智能电路优化工具，效率较人工提升 10 倍，此次跨学科联合微电子、材料科学领域学者，最终实现从理论到工程的跨越。
目前全球二维半导体研究仍处起步阶段，复旦成果使我国在该领域实现 “从跟跑到领跑” 的转变。据了解，相关技术已与国内头部芯片企业达成合作意向，重点推进存储芯片、低功耗传感器等领域的产业化验证。若进展顺利，有望在 3-5 年内实现中试量产，推动我国在高端芯片领域摆脱对先进制程光刻技术的依赖。
“这不仅是一颗芯片的突破，更是为后摩尔时代提供了‘中国方案’。” 团队负责人强调，混合架构的工程化落地，将加速二维半导体从学术前沿走向产业应用的进程。
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