科研
科研
一年发表两篇Nature，接连创造出“世界最快”、“全球首颗”，成果被维基百科永久收录，入选“35岁以下科技创新35人”亚太区名单……这是一位90后青年研究员2025年的“成绩单”。亮眼成绩的背后，离不开数十年如一日的坚持。复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室芯片与系统前沿技术研究院青年研究员刘春森，既是“破晓”器件的创造者，也是痴迷具体细节的严师。未来，他将继续用自己的行动，努力在科学史上留下属于中国芯片人的坐标。
十年探索沉淀，终迎“破晓”时分
2025年对33岁的刘春森而言，无疑是丰收的一年：研制出世界上最快的半导体电荷存储技术和全球首颗二维-硅基混合架构芯片，两篇Nature仅隔半年先后发布，成功入选2025年度“35岁以下科技创新35人”亚太区名单。这一系列成果的起点，要追溯到十年前。
2015年，刘春森从吉林大学电子科学与工程学院毕业。面临工作或深造的抉择，他也曾迷茫：“我也不知道我要干什么，但有一点我很清楚，我知道自己不想干什么。”选择读研，是因为不愿过一眼望到头、重复性的工作生活。“如果让我每天都在做一样的事，我觉得自己的成长就停止了。”
再三考虑之下，刘春森最终选择进入复旦大学微电子学院攻读硕士，并成为周鹏教授的第一个学生。彼时，他所研究的二维半导体材料还是一个新方向。这是一种新型材料，其原子间的化学键仅在水平方向形成，使得材料能够被剥离成仅有原子层厚度的超薄层状结构。这种独特的表面无悬挂键特性，能有效减少电子散射。
早期研究更像是“生存式科研”，实验室几乎从零开始，设备主要依赖于学院的公共平台，有什么设备，就做什么实验。“一方面是自己知识储备有限，另一方面也没有条件去专攻某一领域做潜心研究，”刘春森回忆，“更多是‘灵机一动’，看到别人用某种材料做了某个器件，就想我们用二维材料能不能也试试。”
转折发生在2018年。团队利用二维材料易于异质集成的特性，构建了一个二维半浮栅闪存结构，将存取速度提升至10纳秒量级。这项成果成功发表于纳米技术领域国际期刊Nature Nanotechnology上，也是第一篇闪存技术相关成果。
然而，刘春森并不满足。这个方案虽然提升了速度，但结构仍较复杂，且在非易失性上做出了牺牲。一个根本性的问题始终萦绕在团队成员的心头：为什么电子本身不能同时实现高速和非易失？电子的质量远小于金属离子或氧空位，理论上应该更有优势才对。
围绕这个问题，团队从结构创新到隧穿效率提升，再到回归物理本质，研究一步步深入。直到2021年，团队基于FN隧穿工作机制，首次发现了双三角隧穿势垒超快电荷存储机理，并研制出范德华异质结闪存，其存储速度提升到了20纳秒，同时实现数据保存可达十年，成果再登Nature Nanotechnology。
2024年，团队构建起了准二维泊松模型，在理论上预测了超注入现象。2025年4月，团队成功研制“破晓（PoX）”皮秒闪存器件，其擦写速度可提升至亚1纳秒（400皮秒），比传统闪存快了约100万倍，相当于每秒可执行25亿次操作，是迄今为止世界上最快的半导体电荷存储技术。相关成果在Nature期刊上发表。
与此同时，这一成果被正式收录进维基百科“闪存”词条的历史章节中，这对刘春森个人而言，是比登上顶刊更有意义的事情。
除了闪存器件，团队的集成工作研究也在同步进行。2024年，团队第一项集成工作的成果发表于Nature Electronics，在最理想的原生衬底上实现了二维良率的突破，为日后在实际CMOS衬底上解决问题提供了基础。为克服二维材料与CMOS集成难题，团队创新采用模块化分离制造后通过单片互连的工艺，最终实现了高良率集成，并将该方案命名为“长缨（CY-01）架构”。
2025年10月，团队通过“长缨（CY-01）”架构，将“破晓（PoX）”与成熟硅基CMOS工艺深度融合，率先研发出全球首颗二维-硅基混合架构芯片，并成功在Nature上发表。
保持“一直在变”的状态，
享受过程而非关注结果
在外人看来，这位青年科学家发展轨迹十分顺畅：学生时期即在顶刊发表论文，留校后入选首批上海市基础研究特区计划，但刘春森自己的感受却截然不同。
作为导师第一届学生，没有师兄师姐带领，实验室从零开始，设备依赖公共平台，常常因为其他项目优先而被挤占使用时间。为了做实验，他买了辆二手自行车，带着样品在不同校区间穿梭。
“早期科研工作是很艰辛的。”刘春森坦言，第一篇Nature Nanotechnology的部分数据，是在一个临时搭建的小实验室里完成的。因为新装修，但又需要赶进度，他甚至一度戴着防毒面具做实验，后来实在受不了，干脆把窗户砸了通风。
2021年，刘春森正式成为复旦大学芯片与系统前沿技术研究院的教师。即便是入职后，挑战也并未减少。
在科研中，每当进展遇到阻塞时，刘春森不会压抑自己的负面情绪，而是在释放情绪后冷静直面问题、解决问题。“释放情绪只能短期缓解，但真正要解开心结，还是得把问题解决。”
在科研方向的选择上，他也走过了一条从迷茫到清晰的道路。早期因为条件限制，只能“有什么做什么”；随着团队壮大和科研条件的改善，以及领域本身越来越垂直深入，他开始思考更深层的问题：我们到底要做什么样的研究？做什么才有意义？
2021年入职后，刘春森开始带领团队向集成研究转型。“这需要很大决心，”他承认，“如果继续做器件，发表文章会更容易。但做集成意味着前期的成果产出会变慢。”事实也确实如此，好在如今，当初的选择有了好结果，团队已经建立起世界一流的集成能力。
直到如今，刘春森始终保持着“一直在变”的状态。无论是笔记系统、任务管理还是指导学生的方法，他都在不断调整、优化。“我到现在还每天不停地改变自己，觉得哪里不好就重新改。”
这种持续成长的能力，或许正是他能够带领团队取得突破的关键。在他看来，做科研最重要的是享受过程，而不是追求结果。“欲渡关山，何惧狂澜，风生水起，正好扬帆”，他的微信签名如此写道，“想做什么事情就去做，享受这个过程。”
要做顶尖的科研，
必须“具体思考每个结论”
除科研外，刘春森同时也担任《集成电路发展概论》的任课老师。在学生们的眼中，他是一个典型的“严师”。在指导学生这件事上，他直言不讳，“学生最大的问题，就是他们一直在抽象思考。”
刘春森以具体案例解释，有学生做了个器件测不到电流，调研文献后认为可能是蒸发的金属温度太高破坏了二维材料，于是决定下周换个低温金属试试。“这就是典型的抽象思考，”刘春森分析说，“高温一定会破坏吗？具体多高温度会破坏？有没有表征手段确认？如果换低温金属，具体换哪种？临界温度是多少？”
在他看来，这种泛泛而谈的思维方式常常得到看似“科学”的结论，听起来很有道理，但往往指向了完全错误的方向。科研需要的是极致的“具体思考”，每一个结论都要有确凿证据，每一个推论都要有严谨逻辑。
“要做顶尖科研就必须严格，因为人的本性就习惯于抽象思考。在我看来，没有人天生喜欢深入思考，所以需要后期大量的训练。”刘春森说。
这种对“具体思考”的执着贯穿在日常科研的每个细节中。2025年刚加入课题组的直博生程语冰观察到，刘老师特别重视讨论，“比起结果做得如何，他更在乎我们的思考过程。”
令程语冰印象深刻的是，某次组会上，刘春森在解释一个比较抽象的概念时，讲得非常清楚。“我以为他早就掌握了，后来才知道他是现场通过思考推导出来的。”这种随时进行深度思考的能力，让学生们看到了顶尖科研工作者应有的素养。
每周的组会不再是简单的进度汇报，而是一场逻辑推演的演练。刘春森对学生PPT的要求较高，2022级博士生向昱桐深有体会：“他觉得组会PPT是这周工作的完整逻辑总结，排版混乱意味着思路混乱，我觉得做好组会的ppt、把握每一次组会的汇报机会，对课题推进也有很大帮助。”
这种严格有时会带来压力，但学生们状态不好时，刘春森绝不强迫。“我们和刘老师请假，只要有正当理由，他从不阻拦。”向昱桐坦言。
刘春森的这种科研理念，很大程度上源于导师周鹏的影响。“周老师的逻辑是非常短平快、非常直接的。”现在，刘春森将这些理念传递给学生，但他的方式并非简单复制。他鼓励学生不必局限于导师的观点，“如果你觉得在这个领域有人比我理解更深刻，就去参考他。只有这样，你才能真正做到顶尖。”
对不同年级的学生，刘春森并不会在培养方式上有所区分，“我一直希望低年级同学能超越高年级的学生。”目前，他指导着16名博士生，已接近个人负荷的极限。尽管如此，他还是会非常深入具体地参与到每个课题的细节中，无论是实验、理论还是问题分析。
目前，团队已完成从基础研究到工程化应用中最艰难的一步。接下来，他们将进一步迭代，计划用3-5年的时间将项目集成到兆量级水平，并探索可靠的商业化路径。
而在更长远的未来，刘春森希望能在科学史上留下自己的印记。“我希望我们的研究能在科学史上产生价值，比如成为一些知名教材作为案例，或者像现在这样被维基百科收录，这或许就是我毕生的目标。”
本文链接：http://knowith.com/news-3-4856.html一年两发Nature，复旦90后科学家的“破晓”之路
声明：本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
