中国科学十大进展：二维/硅基混合架构芯片破解工程化难题

　　近日，国家自然科学基金委员会发布了2025年度“中国科学十大进展”，“全功能二维半导体/硅基混合架构异质集成闪存芯片”入选。

　　科技的进步总是伴随着更高速的数据存取需求。尤其在AI时代，数据量爆炸式增长，传统存储芯片的速度和功耗，已经成为制约算力的“瓶颈”。该成果具有我国完整自主知识产权，攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题。

　　2025年4月，复旦大学周鹏、刘春森团队在《自然》杂志提出“破晓”二维闪存原型器件，实现了400皮秒超高速非易失存储，是迄今最快的半导体电荷存储技术。然而，要使这一颠覆性器件真正走向应用，还需要把它和现有的芯片生产结合起来。

　　复旦大学微电子学院教授周鹏介绍，芯片多由硅材料制作，硅片厚度往往在几百微米，一些薄层硅至少也有几十纳米；而二维半导体材料是原子级别，相当于厚度不到1纳米。“想把它们结合在一起，就像在高楼林立的城市上空铺一张薄膜，很容易破裂。”周鹏说。

　　为解决上述难题，研究团队自主研发了原子尺度制备技术（ATOM2CHIP），实现了二维电子学底层科学机制创新到工程化集成的全链条突破，成功将原子级薄的二维材料“平整地”贴在了硅基芯片上，研发出全功能二维半导体/硅基混合架构闪存芯片，集成良率高达94.3%。

　　图片来源：国家自然科学基金委员会

　　“我们把这个集成方案命名为‘长缨（CY-01）架构’，寓意‘长缨在手’，掌握了主动权。”周鹏说，这一成果让原子级器件真正走向功能芯片，为原子级芯片集成提供了新范式，更为新一代颠覆性器件缩短应用化周期提供范例，推动信息技术进入全新的高速时代。

　　“颠覆性创新走向工程化应用，本质上是一条从‘0到10’的艰难征途。而要真正走通这条路，还需要从‘10到0’的远见——从未来应用的终点出发，倒推技术发展的正确路径。”周鹏说。

　　“十五五”规划纲要提出，推动科技创新和产业创新深度融合。越来越多科研人员正在主动拥抱产业链，用聪明才智让实验室里的原创成果成为真正赋能经济社会发展的硬核动力。

　　策划：陈芳

　　统筹：吴晶、孙闻

　　记者：温竞华、胡喆、刘祯

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