沪上两项成果入选2025年度中国科学十大进展

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3月25日，国家自然科学基金委员会发布2025年度“中国科学十大进展”。其中，上海两项成果入选，分别是“全功能二维半导体/硅基混合架构异质集成闪存芯片”与“实现基于熔盐堆的钍铀核燃料转换”。

【从“破晓”到“长缨”】

复旦大学集成电路与微纳电子创新学院、集成芯片与系统全国重点实验室周鹏-刘春森团队，继发表迄今最快二维闪存原型器件成果仅仅半年后，实现了全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片。2025年10月8日，这一重大成果发表于国际权威学术期刊《自然》。

当下，信息的存储速度极限，成为集成电路领域最为关键的基础科学问题之一。目前速度最快的存储器均为易失性存储器，速度为1-30纳秒，但断电后数据会丢失。传统闪存不会轻易丢失数据，但存储速度比芯片工作速度落后10万倍以上。

2018年至今，研究团队一直深耕闪存“提速”难题。他们从底层物理出发，构建了一个全新理论框架，研制出迄今最快的二维闪存器件“破晓”——速度达到400皮秒，比传统闪存快100万倍。

然而，颠覆性器件要真正走向系统级应用，往往是一场“马拉松”。半导体晶体管1947年诞生，历经贝尔实验室、仙童与英特尔等顶尖力量的接力研发，1971年才催生出全球第一颗CPU芯片。

从颠覆性创新到系统级应用，本质上是一条从“0到10”的艰难征途。而要真正走通这条路，离不开从“10到0”的远见——从未来应用出发，倒推技术发展的路径。

现有成熟的硅基工艺平台像一条高速公路，“破晓”像是一辆新型赛车，能否借道这条“高速公路”？“一旦成功，可以快速实现集成突破，同时赋能已有产业。”刘春森说。

二维半导体厚度仅为1-3个原子，如同“薄翼”般脆弱，与百微米级别的硅材料并不兼容。为此，团队研制了原子芯片集成框架“长缨”，将二维存储电路与硅基电路分离制造，再通过微米尺度的高密度单片互连技术实现完整集成，芯片集成良率高达94.3%。

这一成果将二维超快闪存与硅基工艺平台深度融合，攻克了二维信息器件工程化的关键难题，率先实现全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片。

非易失性存储器每年市场规模高达600亿美元，其中闪存占主导。对于全球首颗二维-硅基混合架构芯片的产业价值，不少投资公司表示看好。

【引领全球熔盐堆研究】

这是一个与核能有关的梦想。时间跨越半个世纪，空间跨越2000公里——从上海到甘肃省武威市民勤县红沙岗镇。

由中国科学院上海应用物理研究所在甘肃武威牵头建成的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆，在2025年10月首次实现钍铀核燃料转换，在国际上首次获取钍入熔盐堆运行后实验数据，成为目前全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆，初步证明了熔盐堆核能系统利用钍资源的技术可行性。

钍基熔盐实验堆堆厂房大厅

在众多能源中，核能的能量密度高，碳排放最小，不受季节和时间影响，已成为大多数工业国主要的电力来源。大规模发展核能是全球趋势，核聚变尚处于研究实验阶段，核裂变早已实现商业化成熟应用，但解决核燃料供应问题迫在眉睫。大自然中仅有铀-235可直接用来做核燃料，但其在铀中的占比只有0.7%。全球已探明可开采的铀总量为790万吨，如果仅利用铀-235，只能供给不到100年。我国的铀资源匮乏，进口依赖度超过70%。

能否换一个思路？诺贝尔物理学奖得主卡罗·卢比亚曾说过，钍资源可以保证中国2万年的电力需求。我国的钍资源储量居世界前列，通过钍铀循环可以生成铀-233，形成核裂变释放出大量能量。

于是，钍基熔盐堆成为具有中国特色的选择。目前的商用反应堆一般建在海边，因为需要大量的水来冷却。作为国际上正在发展的第四代先进核能系统，熔盐堆主要用熔盐冷却，这一特性使得它可以建在沙漠和戈壁。

不同于大多需在高压下工作的核反应堆，熔盐堆在常压下工作，从根本上避免了高压爆炸的可能性，具有突出的安全特性。万一发生问题，地底下带有核燃料的熔盐会自动流到应急罐，核反应会立即终止，无需外部干预。熔盐堆冷却后就是个难以溶解的大盐块，不会扩散，更不会对生物圈造成影响。

只有自己掌握了技术，才不会受制于人。在这样的共识下，2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆整体国产化率超过90%，关键核心设备100%国产化，供应链自主可控，基本形成钍基熔盐堆技术产业链的雏形。

2025年度“中国科学十大进展”分别是——

嫦娥六号样品首次揭示月背演化历史和巨型撞击效应

创新方法实现规模化制备柔性超平金刚石薄膜

可控核聚变大科学装置实现“亿度”运行

发现神经酰胺受体和菌源调控物及其在心血管与代谢性疾病中的作用

基因编辑猪肝植入人体突破跨物种器官移植壁垒

炎性衰老机制解析与多维靶向干预

深渊海沟最深处发现繁盛的化能合成生物群落

全功能二维半导体/硅基混合架构异质集成闪存芯片

实现基于熔盐堆的钍铀核燃料转换

界面调控新方法创制面向空天应用的高性能柔性叠层太阳能电池

原标题：《上海两项成果入选2025年度“中国科学十大进展”》