科学家首次成功利用二维材料制造出功能完整的存储芯片，并将其直接集成到传统硅晶圆上——这一里程碑式的突破或将改变未来半导体的制造方式。这项由复旦大学的刘春森及其团队主导的研究，已于10月9日发表于《自然》（Nature）期刊。
该研究可能成为二维电子学领域的转折点。尽管二维材料长期被寄予原子级性能与能效的厚望，但始终难以突破实验室演示阶段。研究团队通过其研发的ATOM2CHIP工艺，在传统0.13微米CMOS硅芯片表面直接生长出仅数个原子厚度的二硫化钼层，最终形成将二维NOR闪存阵列与标准CMOS控制器相结合的混合芯片，成功架起了实验性纳米材料与行业标准制造工艺之间的桥梁。
据复旦大学团队报告，全芯片测试良率达到94.34%——这一数据可与商业硅芯片生产相媲美——工作频率最高达5兆赫兹。每个比特单元能耗仅为0.644皮焦，远低于现行硅基闪存单元。该存储器实现了20纳秒快速编程与擦除，数据保持年限达十年，耐久性超过10万次写入循环。
为实现这一突破，研究人员必须攻克表面粗糙度的难题。即便经过抛光处理，硅芯片在纳米尺度仍存在不平整表面，可能导致原子级薄层撕裂或受压。ATOM2CHIP技术通过引入保形粘附工艺，使二维材料能够沿底层电路轮廓“流动”而不破裂，同时采用二维材料专用封装系统防范热力与静电损伤。
研究团队开发的“跨平台系统设计”同样关键，这种定制接口确保二维层能与CMOS控制逻辑无缝通信。该设计支持指令驱动操作、32位并行处理及随机存取，从而构成功能完备的存储芯片。
研究团队在论文中将这项成果称为“将二维电子学优势延伸至实际应用领域的重要里程碑”。其影响远不止于闪存领域。若实现规模化，此类混合架构将显著降低下一代处理器与AI处理器的功耗并提升密度，有望在原子尺度延续摩尔定律。尽管距离量产尚有数年之遥，这已是二维材料最接近商业应用的重要突破。
