复旦大学的周鹏-刘春森团队搞了个大动作,把“原子芯片”给带出了实验室。他们把传统闪存的电子“爬楼梯”模式彻底改变了,直接在隧道口给它修了条高速车道。这次研发的“长缨”二维半导体/硅基混合闪存芯片,让读写速度飙到了400皮秒,比普通U盘快了100万倍,一举刷新了电子存储器的世界纪录。 大家都知道硅基芯片已经到了3纳米的物理极限,功耗和集成度就成了绕不开的难题。这时候二维半导体材料(比如二硫化钼)登场了,它只有1到3个原子厚度,又薄又能导电,被认为是打破僵局的关键。不过这些材料特别脆,像蝉翼一样,跟厚度几百微米的硅基CMOS完全不搭调。团队最先要解决的就是让二维材料牢固地粘在硅上的问题。 周鹏教授和刘春森搞了个ATOM2CHIP原子尺度制备技术,加上他们自己设计的“长缨”架构,终于让二维半导体和CMOS芯粒黏合在一起了。把二维材料像铺地毯一样精准铺在硅基板上,既不损伤材料又保证了高速互连。实验结果表明,8位指令加32位并行处理的“长缨”闪存芯片集成良率高达94.3%。这意味着中国的二维电子学不再是纸上谈兵,已经进入工程化设计的阶段了。 以前的Flash靠电子量子隧穿写入,速度慢还费电;“长缨”则是让电子在平面上横向加速后直接冲入存储层。周鹏打了个比方:以前进楼全靠运气,现在直接修了条路直闯进去。这种机制创新让速度飙升到400皮秒量级,存储密度也有望翻倍。 计算机存储金字塔上面是断电就没数据的SRAM,下面是便宜但慢的Flash。“长缨”打破了这种界限,既保留了SRAM的高速性能,又有Flash的断电数据保持能力。团队把它定位成“通用存储器”。如果真的能量产,以后国产大模型说不定能直接装到手机里。 集成电路这一行每年产值高达600亿美元。以前这类原始创新基本都在海外手里。“长缨”让中国在下一代存储技术上掌握了主动权。实验室已经验证了1K单元的集成技术了。但要做到兆级量产,“1”到“100”的工程化鸿沟还得跨过。 现在绍兴等地的中试生产线也快建起来了。目标是先做出16兆位、32兆位的芯片。等到把PCB板、CMOS、Flash还有ATOM这些都搞清楚,就看国产半导体产业链能不能连起来了。当硅基时代走到尽头的时候,“原子芯片”说不定就是下一波信息革命的起点。复旦团队把这根绳子抛向了市场,接下来就看它能不能掀起那股万亿级产业的巨浪了。