大数据＋人工智能时代，算力飞驰，但存储系统却迟迟没有跟上，但是最近出现的“中国芯方案”，给解决这个矛盾带来了新的希望。

　　据维科网电子10月11日消息，复旦大学周鹏－刘春森团队近日开发出全球首颗二维－硅基混合架构闪存芯片，为攻克新兴二维电子器件与成熟硅基CMOS平台的集成难题，提供了系统性解决方案。

　　据悉，该成果已于北京时间10月8日发表于国际期刊《自然》。

　　全方位碾压传统闪存

　　从测试数据来看，这款二维－硅基混合架构芯片在许多性能指标上都表现得非常好，它能够执行8－bit指令操作，也可以进行32－bit高速并行操作和随机寻址。

　　从器件性能来说，这款芯片的每个比特编程能耗极低，只有0．644pJ，在54．8℃环境下存放数据的时延可以达到10年多，而且能擦除10＾4次。

　　就复杂功能而言，团队完成棋盘格图案编程，约有93．55％的单元处于预期状态，该芯片在串扰抑制能力上也表现不俗。

　　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。

　　从快一百万倍的器件，到全功能芯片

　　其实早在今年4月份，这个团队就研发出名为“破晓”的二维闪存原型器件——其单次擦写速度达到400皮秒，比传统闪存快一百万倍，是目前最快的半导体电荷存储技术。

　　但是原型器件要走向应用，就要解决与现有硅基工艺的集成问题。

　　二维半导体材料仅1－3个原子厚度，薄如蝉翼，若直接铺在表面起伏不一的传统硅基电路上，极易破损。

　　因此，周鹏团队选择相反思路——让二维材料去适应CMOS，而不是改变CMOS衬底。

　　这种灵活的解决方案，更简单点说，就是先把二维存储电路和硅基CMOS电路各自做好，之后再用高密度互连技术把它们“拼”在一起。

　　二维－硅基混合架构闪存芯片透射电子显微镜照片

　　这种方案没有直接去改造既有产线，但其集成的良率可以达到94．3％。

　　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”。

　　为什么二维混合结构很重要？

　　现有的存储技术有着明显的断层，最高速的易失性存储器，比如DRAM，只需要1－30ns就可以完成操作，但是掉电之后数据就会丢失，而能够持久保存数据的传统闪存速度却远远跟不上处理器的算力。

　　二维－硅基混合架构芯片的好处是——它既保留了非易失性存储器断电后数据依然存在的那种特性，又把速度提升到可以和传统易失性存储器相媲美的程度。

　　这项技术被攻克，中国在下一代存储核心技术上就有了更多主动权，也因此，研发团队把这项技术称为中国集成电路领域的“源技术”

　　存储市场的“危”与“机”

　　当前，全球AI飞速发展，但存储能力提升有限，造成内存供应短缺时期，AI数据中心对于NAND快闪记忆体和DRAM的需求持续上升，预估从2025年第四季开始，相关的价格会有明显上扬。

　　高带宽内存（HBM）尤其如此，它可以给AI处理器提供数据通道，成为巨头们的“兵家必争之地”，还占用了传统存储芯片的产能。

　　在这样的大环境之下，复旦这款既快又不容易丢数据的闪存芯片，应用前景相当辽阔。

　　产业界人士觉得，这个架构能够冲破闪存速度，功耗以及集成度的传统束缚，往后看去，也许可以直接应对GPU芯片的高速运算需求，破解AI部署时由于存储而产生的卡顿难题。

　　结语

　　研究成果的最终价值，是打通最后一公里，体现在产业化、商业化上。

　　据悉团队在研发过程中就与生产企业深度合作，已经完成小规模全功能芯片的流片。

　　该技术也可在现有的工厂中生产，不需要额外的产线改造，企业沉没成本小，大大降低了商业化难度。

　　此外研究团队已计划下一步创建实验基地，与相关机构合作开展自主主导的工程化项目。

　　目前制定的目标是——在三到五年之内让芯片的集成度达到兆量级水平，原来要数十年才能实现的技术应用路程被团队大大压缩了。

　　又一个“中国芯”方案，在国际社会冉冉升起。