隨著對更快速及高效能晶片的競爭不斷升溫，上海復旦大學的科學家們最近發佈了全球首個全功能的二維閃存晶片，這一工程創舉有潛力徹底改變未來電子設備儲存和處理信息的方式。此晶片將超快速的二維閃存與成熟的基於矽的互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術相結合，形成了一個混合系統，成功地將研究創新與大規模工業應用相結合，推動數據技術邁向全新的高速邊界。
這項突破性設備支援八位元指令操作及三十二位元的高速平行隨機存取操作，並達成了94.3%的記憶體單元良率。其運行速度超越了現有的閃存技術，標誌著二維材料與矽的首次成功工程整合。在這個人工智慧主導的時代，數據訪問速度至關重要，而這項進展正好解決了計算機領域最迫切的瓶頸之一。傳統記憶架構的速度限制及高功耗一直以來都拖慢了人工智慧系統的發展，而復旦大學的創新或許能解鎖更快速的未來。
在四月，同一團隊曾經因開發出PoX二維閃存原型而引起媒體關注，該原型實現了400皮秒的程式速度，創下了有史以來最快的半導體電荷儲存記錄。然而，將這類突破商業化通常需要數十年的時間。復旦大學的研究者劉純森表示：「從第一個原型半導體晶體管到第一個中央處理器大約花了24年時間。然而，通過將新興技術整合進現有的CMOS平台，我們的研究過程顯著縮短。我們可以進一步加速未來顛覆性應用的探索。」這些研究者的目標是通過將二維閃存技術直接嵌入CMOS平台來克服時間延遲，這一戰略性整合為將實驗設備轉化為商業系統提供了路線圖。
傳統晶片依賴於厚度達幾百微米的矽晶圓，而二維半導體材料的厚度僅為幾個原子，甚至不足一納米。將這些脆弱材料整合到粗糙的CMOS表面上是一個重大挑戰。研究者周鵬形象地比喻道：「這就像從太空看上海。它似乎是平坦的，但在城市內部，高度各異的建築物層出不窮——有超過400米的、100米的，或僅有幾十米的。如果在城市上鋪上一層薄膜，薄膜本身就不會是平坦的。」為了解決這一問題，團隊使用了靈活的二維材料並採用模組化集成方法，在CMOS基材上製造二維電路，並通過高密度的單片互連將它們連接起來。這一原子級的結合過程使得兩種技術之間能夠實現穩定且高效的通信。
該晶片已經完成了其設計階段，研究者計劃在未來幾年內建立一條試點生產線，並在三至五年內將其擴展至兆字節級系統。專家表示，這一成就可能有助於克服人工智慧系統日益嚴重的儲存瓶頸，因為這些系統逐漸變得數據密集。周鵬指出：「這項研究代表了中國集成電路領域的‘源技術’，使中國在下一代核心儲存技術方面能夠領先。」隨著全球朝著更快速、更小型及更節能的計算推進，復旦大學的二維矽混合晶片或許將成為下一場數字革命的基石。這項研究成果已發表於《自然》期刊。
