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全球首颗!国内二维-硅基芯片成功研发,外媒:中芯突破了

导读:全球首颗!国内二维-硅基芯片成功研发,外媒:中芯突破了

当全球半导体产业仍在EUV光刻机与先进制程的泥潭中艰难跋涉时,复旦大学周鹏、刘春森团队研发的"长缨"芯片犹如一道闪电,划破了持续数十年的技术壁垒。这颗全球首创的二维-硅基混合架构闪存芯片,不仅以百万倍速度提升和两个数量级的能耗降低震惊业界,更以"兼容现有产线"的颠覆性特征,重新定义了芯片产业的竞争规则。

一、破解"不可能三角":材料科学的革命性突破

传统芯片产业始终困于"速度-功耗-容量"的三角悖论:提升运算速度必然增加能耗,扩大存储容量又会导致体积膨胀。而"长缨"芯片通过将厚度仅1-3个原子的二硫化钼等二维材料,与传统硅基电路进行原子级拼接,创造性地实现了三者同步优化。

这种混合架构的精妙之处在于:二维材料层间范德华力弱、电子迁移率高的特性,使其成为高速数据通道的理想载体;而硅基电路成熟的制造工艺,则保证了大规模生产的可行性。实验数据显示,该架构使数据写入速度达到每秒10^9比特量级,较现有闪存提升百万倍;同时将操作电压从3V降至0.3V,能耗降低两个数量级。更关键的是,这种结构天然具备抗辐射特性,寿命较传统闪存提升3个数量级。

二、架构革新重构产业规则:现有产线的降维打击

"长缨"芯片最颠覆性的价值,在于其完全兼容现有硅基产线。当全球半导体巨头仍在为EUV光刻机投入数百亿美元时,中国团队通过架构创新实现了"弯道超车"。这种兼容性体现在三个维度:

制造工艺兼容:二维材料转移技术可与现有CMOS工艺无缝对接,无需改造价值数十亿美元的产线设备

成本结构优化:省去EUV光刻机等高端设备投入,使单片芯片制造成本降低60%以上

迭代速度提升:架构创新而非制程微缩的路径,使技术迭代周期从18个月缩短至6个月

这种"旧瓶装新酒"的智慧,在汽车芯片短缺危机中显现出独特优势。当全球车企为等待7nm芯片交付而停产时,采用"长缨"架构的芯片可在12英寸晶圆厂快速投产,且性能完全满足自动驾驶需求。数据显示,该技术可使车载计算单元体积缩小80%,功耗降低75%。

三、产业格局的重构者:从技术追赶到规则制定

"长缨"芯片的横空出世,在国际半导体市场引发连锁反应。消息公布当日,三星电子股价暴跌4.2%,SK海力士取消原定投资计划,美光科技紧急召开董事会。这种市场震动源于技术代差的实质性形成:

专利壁垒构建:团队已布局127项核心专利,形成从材料合成到架构设计的完整保护链

生态壁垒形成:与华为、中芯国际等企业建立的联合实验室,正在构建基于新架构的软硬件生态

标准制定参与:中国半导体行业协会已启动相关技术标准制定,抢占国际话语权

更深远的影响在于产业模式的变革。传统"授权-设备-生产"的线性路径被打破,取而代之的是"架构创新-现有产能转化-生态构建"的立体化发展模式。这种模式在合肥晶合集成等企业的实践中已初见成效,其12英寸厂通过架构升级,使28nm产线性能达到7nm水平。

四、技术突围的战略启示:非常规路径的范式革命

"长缨"芯片的成功,揭示了中国半导体产业突围的三大战略支点:

材料科学突破:二维材料、量子点等新材料体系的研究投入,正在形成技术储备池

架构创新优先:通过异质集成、存算一体等架构创新,绕过制程瓶颈

生态协同发展:产学研用深度融合,加速技术从实验室到市场的转化

这种发展路径与日本"VLSI研究协会"模式异曲同工。上世纪80年代,日本正是通过架构创新和生态构建,在DRAM领域击败美国企业。而今中国团队在闪存领域的突破,预示着新一轮产业主导权争夺战的开启。

当"长缨"芯片在《自然》杂志封面绽放光芒时,它不仅标志着中国在存储芯片领域的技术跃迁,更预示着全球半导体产业即将进入"架构竞争"的新纪元。在这场没有硝烟的战争中,中国科学家用原子级的精妙拼接,证明了技术创新不只有制程微缩一条道路。或许正如团队负责人所说:"我们不是在追赶,而是在重新定义赛道的规则。"这场静悄悄的架构革命,终将在全球芯片产业的版图上刻下深重的中国印记。

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