复旦大学团队用"长缨"架构将二维材料与成熟硅基电路完美融合，创造了94.3%良率的革命性存储芯片，为AI时代数据存储带来全新解决方案。
2025年10月8日，复旦大学周鹏-刘春森团队在国际顶级期刊《自然》发表了全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片的研究成果。这项突破性技术将二维超快闪存器件"破晓"与成熟硅基CMOS工艺深度融合，攻克了新型二维信息器件工程化的关键难题。芯片集成良率高达94.3%，支持8-bit指令操作和32-bit高速并行操作与随机寻址，性能远超现有Flash闪存技术。
01 解决存储速率难题
大数据与人工智能时代对数据存取性能提出极致要求，而传统存储器的速度与功耗已成为阻碍算力发展的"卡脖子"问题之一。目前速度最快的存储器为易失性存储器，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，但工作效率远远落后于芯片算力。2025年4月，周鹏-刘春森团队研发出"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。然而从原型器件到功能芯片面临巨大挑战。二维半导体材料厚度仅有1-3个原子，如同"蝉翼"般纤薄而脆弱，如何将其与CMOS电路集成而不破坏性能是核心难题。02 "长缨"架构的技术创新
团队提出了"原子芯片（ATOM2CHIP）"系统集成框架，通过模块化集成方案，将二维存储电路与成熟CMOS电路分离制造。研究团队决定从本身就具有一定柔性的二维材料入手，先将二维存储电路与成熟CMOS电路分离制造，再与CMOS控制电路通过高密度单片互连技术实现完整芯片集成。团队进一步提出了跨平台系统设计方法论，包含二维-CMOS电路协同设计、二维-CMOS跨平台接口设计等，并将这一系统集成框架命名为"长缨（CY-01）架构"。这项核心工艺的创新实现了在原子尺度上让二维材料和CMOS衬底的紧密贴合，最终实现超过94%的芯片良率。
03 性能碾压传统闪存
基于CMOS电路控制二维存储核心的全片测试支持8-bit指令操作，32-bit高速并行操作与随机寻址，良率高达94.3%。这也是迄今为止世界上首个二维-硅基混合架构闪存芯片，性能"碾压"目前的Flash闪存技术，首次实现了混合架构的工程化。团队研发的二维器件具有天然的访问速度优势，可突破闪存本身速度、功耗、集成度的平衡，未来或可在3D应用层面带来更大的市场机会。这款芯片的成功研制标志着中国在下一代存储核心技术领域掌握了主动权，成为中国集成电路领域的"源技术"。04 产业化前景与应用价值
团队计划建立实验基地，与相关机构合作，建立自主主导的工程化项目，并计划用3-5年时间将项目集成到兆量级水平，期间产生的知识产权和IP可授权给合作企业。业界对该技术给予高度评价。存储器产业界代表认为，该二维器件具备天然的访问速度优势，有望打破现有闪存在速度、功耗与集成度之间的平衡限制。复容投资代表分析指出，该技术已形成"科学-工程-系统"闭环，完美契合AI时代对算力存储的需求，同时依托成熟CMOS产线，大幅降低了商业化门槛。这项技术未来有望颠覆传统存储器体系，让通用型存储器取代多级分层存储架构，为人工智能、大数据等前沿领域提供更高速、更低能耗的数据支撑。
从第一个原型晶体管到第一款CPU花了大约24年，而复旦大学团队通过将先进技术融入工业界现有的CMOS产线，将这一过程大幅压缩。这项突破不仅是存储技术的飞跃，更是中国集成电路学科发展的见证。二维闪存有望成为AI时代的标准存储方案，为人工智能、大数据等前沿领域提供更高速、更低能耗的数据支撑。随着团队计划在未来3-5年内将芯片容量从Kb扩展到Mb级别，并进一步做到Gb甚至Tb，当前分级存储架构将被改变，AI服务器可能被部署到个人电脑甚至手机上。
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