实现亚1纳秒闪存
复旦大学在集成电路领域获关键突破
复旦大学周鹏/刘春森团队成功研制“破晓（PoX）”皮秒闪存器件，擦写速度达到亚1纳秒（400皮秒），是人类目前掌握的最快半导体电荷存储器件。
“一眨眼，超级闪存已经工作了10亿次，相当于在光走了12厘米的时间内，几千个电子已经储存完毕。”周鹏说。
相关成果以《亚纳秒超注入闪存》（Subnanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot-carrier injection）为题，于北京时间4月16日晚间在《自然》（Nature）期刊上发表。
图片来源：复旦大学官网
AI时代，大数据的高速存储至关重要。如何突破信息存储速度极限，一直是集成电路领域最核心的基础性问题之一，也是制约AI算力上限的关键技术瓶颈。要实现大数据的高速存储，意味着与之匹配的存储器必须是在存储速度、能耗、容量上均表现优异的“六边形战士”。
电荷存储器是信息技术蓬勃发展的根基。个人电脑中的“内存”和“硬盘”，是电荷存储器的两种典型代表。然而，断电后，“内存”——静态随机存储器“SRAM”和动态随机存储器“DRAM”，存储的数据会丢失，这种“易失性”特性限制了其在低功耗条件下的应用。相比之下，“硬盘”——以闪存为代表的非易失性存储器，在断电后不会丢失数据，但由于其电场辅助编程速度远低于晶体管开关速度，它难以满足需要对大量数据极高速存取的场合，例如AI计算等场景。
自2015年起，周鹏、刘春森团队开始尝试用二维材料去做闪存，提升其存取速度。十年后的今天，他们给出了“破晓”皮秒闪存器件这个超越极限的答案。
通过对原有理论框架的突破，团队构建了准二维高斯模型，从理论上预测了电荷超注入现象，这是“破晓”皮秒闪存器件的理论基础。超注入有什么特殊之处？它突破了传统注入规律的注入极值点，实现无限注入。“拿爬楼梯打比方，传统注入用脚走路，受总体力限制存在速度极限，而超注入则是坐上火箭飞上楼，不存在限制，速度也就提升上去了。”刘春森解释。
团队研制出的“破晓”皮秒闪存器件，触摸信息存储速度极限，助力AI大模型极速运行。二维超注入机制也将非易失存储速度提升至理论极限，标志着现有存储技术边界将被重新定义。
这是迄今为止世界上最快的半导体电荷存储技术，实现了存储、计算速度相当，在完成规模化集成后有望彻底颠覆现有的存储器架构。在该技术基础上，未来的个人电脑将不存在内存和外存的概念，无需分层存储，还能实现AI大模型的本地部署。
这一技术不仅有望改变全球存储技术格局，进而推动产业升级并催生全新应用场景，还为中国在相关领域实现技术引领提供强有力支撑。
综合来源：复旦大学、科技日报、中国新闻网等
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