近日，復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室的周鵬-劉春森團隊宣布，在二維電子器件工程化領域取得重大突破。該團隊成功研發出全球首顆二維-硅基混合架構閃存芯片，相關成果以《全功能二維-硅基混合架構閃存芯片》為題，于北京時間10月8日晚間在《自然》期刊上發表。

當前，集成電路制造的主流工藝仍是CMOS技術，市場中的大部分芯片均采用該技術生產。然而，復旦團隊認為，若要加速新技術孵化，需將二維超快閃存器件與CMOS傳統產線深度融合。這種融合不僅能為CMOS技術帶來突破，還能縮短新一代顛覆性器件的應用周期。

團隊研發的“長纓（CY-01）”架構，正是這一理念的實踐。該架構將此前問世的“破曉（PoX）”二維超快閃存器件與成熟硅基CMOS工藝結合，實現了混合架構的工程化。基于CMOS電路控制的二維存儲核心，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%，性能遠超現有Flash閃存技術。

“從第一個原型晶體管到第一款CPU，傳統路徑花了約24年。而我們通過融入現有CMOS產線，大幅壓縮了這一過程。”團隊成員劉春森表示，未來可進一步加速探索顛覆性應用。

實現這一突破并非易事。硅材料與二維材料的差異巨大：硅片厚度通常在幾百微米，而二維半導體材料僅1-3個原子厚，如同“蟬翼”般脆弱。直接將二維材料鋪在CMOS電路上，極易導致材料破裂，更無法實現電路性能。為此，團隊決定從二維材料本身的柔性入手，采用模塊化集成方案。

具體而言，團隊先將二維存儲電路與CMOS電路分離制造，再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。這一創新工藝，使二維材料與CMOS襯底在原子尺度上緊密貼合，最終實現了超過94%的芯片良率。

團隊還提出了跨平臺系統設計方法論，涵蓋二維-CMOS電路協同設計、跨平臺接口設計等，并將這一系統集成框架命名為“長纓（CY-01）架構”。此前，團隊在2024年的《自然-電子學》上發表了第一項集成工作，在最理想的原生襯底上實現了二維良率的突破，為后續在復雜CMOS襯底上解決問題奠定了基礎。

目前，該芯片已成功流片，標志著從基礎研究到工程化應用的跨越。團隊下一步計劃建立實驗基地，與相關機構合作推進工程化項目，計劃用3-5年時間將項目集成到兆量級水平，并將產生的知識產權和IP授權給合作企業。