在宣布二維半導體芯片取得里程碑式突破不足兩周后，復旦大學在集成電路領域再度獲得了重大突破。復旦大學通過構建準二維泊松模型，一舉打破了目前存儲速度的理論極限，將擦寫速度提升至亞1納秒，等同于每秒執行25億次操作，毫無疑問這就是當今全球最快的半導體電荷儲存技術。

在眨眼間的時間內，原本的U盤只能工作1000次，而復旦大學的超級閃存卻能做到10億次的工作量，他們該技術稱之為“破曉（PoX）”皮秒閃存器件。4月16日當天，國際頂尖期刊《自然》正式發表了該研究成果，瞬間引起了全球科技界的轟動。

這究竟是一項怎樣的技術？近些年來復旦大學的各項研究成果如雨后春筍般先后冒出，他們又是如何做到這一切的？

閃存領域新突破

自人類誕生以來，對于信息儲存的追求就從未止步。遠古時期，人們學習利用結繩記事，到了現代電荷又被證實是儲存最佳介質。電荷能以極快的速度和可靠穩定性去記載大量數據，并一手挑起了繁榮輝煌的信息時代。

但隨著AI時代的全面降臨，如今的分級儲存架構根本無法滿足先進制程芯片對極限算力和能效的需求。如何進一步突破信息儲存速度的極限，成為了集成電路領域最核心的基礎性難題。

無論是手機還是電腦，任何日常生活使用的電子產品都擁有”運行內存“以及”機身內存“兩種存儲系統。運存擁有納秒級的高速存儲，操作速度極快，但同時也存在容量小功耗高，且一旦斷電數據就會被全部清空的問題，因此學術界也將其稱為“易失性存儲器”。

機身內存（閃存）則恰好相反，它容量大，即便突然斷電也不會導致數據丟失，唯一的缺點就是存取速度不及運存的十萬分之一，更無法滿足現代AI的計算需求。長期以來，人們將運存和閃存相互搭配使用，運存負責處理文檔編輯和圖片信息，閃存則負責記錄保存運存修改后的信息。

但現在復旦大學集成芯片系統全國重點實驗室、芯片系統技術研究院的周鵬-劉春森團隊提出了這樣一個構想：既然閃存唯一的缺陷就是速度，那我們只要補齊它的速度短板，不是就能打造出一款近乎完美的存儲器嗎？

這絕非天馬行空的想象，過去人們為閃存提速的思路，是讓電子在跑道先熱身加速，待其具備高能量后再按下開關。但電子的助跑距離長、半導體特殊電場分布都決定了電子加速存在上限，這也導致閃存速度遲遲難以突破。

2015年周鵬團隊正式開始布局，目標突破現有閃存技術，研發出兼并兩種存儲器優勢的第三類存儲技術。他們開始嘗試用二維半導體制造存儲器，并于2018年推出了二維半浮柵閃存結構。該結構能將存取速度提升至10納秒量級，但缺點是斷電后數據只能保存不足10秒。

2021年周鵬團隊成功研制出范德華異質結閃存，一舉將存儲數據保存時限提升到了10年之久。也就是在這一年，研究團隊下定決心從底層機制進行創新，做到徹底顛覆行業的突破。

一直到2024年周鵬團隊提出了全新的提速思路，在超注入機制下，電子可以無需助跑就直接提至最高速，并且不再受到注入極值點限制，可以做到無限注入。在此技術研制下的皮秒閃存器件能做到每秒執行25億次操作，性能排列全球第一。

復旦大學團隊為其起名為“破曉”，寓意是打破現有存儲速度架構，揭開一個全新的存儲時代，為此周鵬團隊已經深耕了十年之久。下一步，他們打算將破曉和CMOS相結合，將其集成到幾十兆的水平，并授權給企業進行量產。

可以料想，存儲技術作為智能時代的核心基本盤，本次突破石提升將引發后續應用場景的指數級革新。中國的人工智能、云計算、通信工程也大概率將迎來一次爆發式發展，甚至有望成為世界各相關領域的技術引領者。

集成電路的研究成功固然可喜可賀，擔當我們回顧近兩年復旦所開展的各領域研究后就會發現，這個破曉皮秒閃存器件不過是復旦諸多突破性研究成果的冰山一角。

復旦大學的創新性

4月初復旦大學研制出全球首款32位RISC-V架構微處理器，并將其命名為“無極”。該款處理器基于二維半導體材料研制，首次實現了5900個晶體管集成度，具有完全國產自主知識產權，讓我國在全新芯片材料研制中先發制人，占據了絕對優勢。

在本次突破之前，國際上最高的二維半導體集成度只有115個晶體管，是奧地利維也納工業大學團隊的壯舉。而復旦大學歷經五年攻關，通過自創的特色集成工藝集成了5900個晶體管，在國際二維邏輯芯片領域創下了新紀錄。

微電子學院研究院包文中這樣描述了二維芯片的制作難度：如果硅基芯片制造是在石頭上進行雕刻，那么二維芯片就是在豆腐上雕花。

二維半導體芯片制造涉及成百上千道工藝，且各個工藝之間互相影響，疊加起來的變量幾乎是天文數字。復旦工程團隊所面臨的最嚴峻挑戰，就是如何確保每一道工藝的步驟能做到與其他步驟之間的協同工作。

最后，團隊是依靠前期積累的大量參數，外加AI輔助計算出最佳工藝配方，這才在短期內成功篩選出最優質的工藝參數組合，大幅提升了實驗效率。接下來團隊將進一步提升芯片集成度，為日后的應用產品開發打下基礎，將來有望用于物聯網、邊緣算力以及AI推力等各類計算場景。

在過去的2024年間，復旦大學評選出了“十大科技進展”獎項，其中包括低延遲多源超眼計算成像技術及應用、具身通用人形機器人研發與產業化、人類健康和疾病蛋白質組圖譜、抗原提呈和腫瘤免疫治療、基于多基因模型優化三陰性乳腺癌精準治療、人類卵母細胞紡錘體雙極化機制、面向心腦血管疾病監測的植入式柔性電子系統等等。

短短一年間便能斬獲數十項震撼全國的科研成就，我們不禁思索復旦大學究竟是如何做到這一切的？誠然，這與復旦大學濃郁的科研環境有著莫大關聯。常年來，復旦始終將建設世界一流人才隊伍放在首要核心位置，積極面向全球招收頂尖人才，建立科研機構，促進學科交叉融合，有了肥沃的土壤才能綻放出一片花團錦簇。

其次就是AI技術的引進，2022年復旦大學全面推動AI4S，并于次年上線了國內高校中最大的云上科研智能計算平臺CFFF。

現如今復旦已經在每個一級學科都建立了AI4S創新中心，全校AI4S科研團隊已經超過百個，涵蓋了固態電池、蛋白質結構預測、類腦智能等各大關鍵研究領域。

現如今復旦大學科研界有一個新特點，那就是主要參與者都是八零后和九零后的青年軍，甚至一些前衛領域的研究者是零零后。科研模式的改變從根本上扭轉了科研邏輯，讓更多年輕人參與到一線科研工作中，也為復旦大學的研究工作灌輸了新的活力和思想。