
時隔半年,繼“破曉(PoX)”皮秒閃存器件問世,復旦大學在二維電子器件工程化道路上,再獲里程碑式突破。
日前,復旦大學宣布,該校周鵬-劉春森團隊研發的“長纓(CY-01)”架構,將二維超快閃存器件“破曉(POX)”與成熟硅基CMOS工藝深度融合,率先研發出全球首顆二維-硅基混合架構芯片。
相關研究成果以《全功能二維-硅基混合架構閃存芯片》(A full-featured 2D flash chip enabled by system integration)為題,于北京時間10月8日晚間,在《自然》(Nature)期刊上發表。
復旦大學表示,這一突破攻克了新型二維信息器件工程化的關鍵難題,為新一代顛覆性器件縮短應用化周期提供范例,也為推動信息技術邁入全新高速時代提供強力支撐。
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封裝后的二維-硅基混合架構閃存芯片(帶PCB板)
據介紹,當前,CMOS技術是集成電路制造的主流工藝,市場中的大部分集成電路芯片均使用CMOS技術制造,產業鏈較為成熟。
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,而這也能為CMOS技術帶來全新突破。
基于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高速并行操作與隨機尋址,良率高達94.3%。
這也是迄今為止世界上首個二維-硅基混合架構閃存芯片,性能“碾壓”目前的Flash閃存技術,首次實現了混合架構的工程化。
據了解,CMOS電路表面有很多元件,如同一個微縮“城市”,有高樓也有平地,高低起伏。
而二維半導體材料厚度僅有1-3個原子,如同“蟬翼”般纖薄而脆弱,如果直接將二維材料鋪在CMOS電路上,材料很容易破裂,更不用談實現電路性能。
如何將二維材料與CMOS集成又不破壞其性能,是團隊需要攻克的核心難題。
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電路分離制造,再與CMOS控制電路通過高密度單片互連技術(微米尺度通孔)實現完整芯片集成。
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,最終實現超過94%的芯片良率。
依托前期完成的研究成果與集成工作,此次打造出的芯片已成功流片。
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,并計劃用3-5年時間將項目集成到兆量級水平,期間產生的知識產權和IP可授權給合作企業。
來源:快科技
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