官方网站-首页

【导(dǎo)语(yǔ)】复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)在(zài)集成(chéng)电(diàn)路领(lǐng)域取(qǔ)得(de)重(zhòng)大(dà)突(tū)破(pò)，周(zhōu)鹏(péng)/刘(liú)春(chūn)森(sēn)团(tuán)队(duì)成(chéng)功(gōng)研(yán)制(zhì)出(chū)“破(pò)晓(xiǎo)（PoX）”皮(pí)秒(miǎo)闪(shǎn)存(cún)器(qì)件(jiàn)，擦(cā)写(xiě)速(sù)度(dù)达(dá)到(dào)亚(yà)1纳(nà)秒(miǎo)（400皮(pí)秒(miǎo)），创(chuàng)人(rén)类(lèi)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)电(diàn)荷(hé)存(cún)储(chǔ)速(sù)度(dù)之(zhī)最(zuì)。该(gāi)技(jì)术(shù)有(yǒu)望(wàng)重(zhòng)塑(sù)全球(qiú)存(cún)储(chǔ)技(jì)术(shù)格(gé)局(jú)，推(tuī)动(dòng)产(chǎn)业(yè)升(shēng)级(jí)，并(bìng)为(wèi)中(zhōng)国(guó)在(zài)相(xiāng)关领(lǐng)域的(de)技(jì)术(shù)引(yǐn)领(lǐng)提(tí)供(gōng)强(qiáng)大(dà)支(zhī)撑(chēng)。相(xiāng)关成(chéng)果(guǒ)已(yǐ)在(zài)《自(zì)然(rán)》期(qī)刊(kān)上(shàng)发(fā)表(biǎo)。

实(shí)现(xiàn)亚(yà)1纳(nà)秒(miǎo)闪(shǎn)存(cún)

复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)在(zài)集成(chéng)电(diàn)路领(lǐng)域获(huò)关键突(tū)破(pò)

复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)周(zhōu)鹏(péng)/刘(liú)春(chūn)森(sēn)团(tuán)队(duì)成(chéng)功(gōng)研(yán)制(zhì)“破(pò)晓(xiǎo)（PoX）”皮(pí)秒(miǎo)闪(shǎn)存(cún)器(qì)件(jiàn)，擦(cā)写(xiě)速(sù)度(dù)达(dá)到(dào)亚(yà)1纳(nà)秒(miǎo)（400皮(pí)秒(miǎo)），是(shì)人(rén)类(lèi)目(mù)前(qián)掌(zhǎng)握(wò)的(de)最(zuì)快(kuài)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)电(diàn)荷(hé)存(cún)储(chǔ)器(qì)件(jiàn)。

“一(yī)眨(zhǎ)眼(yǎn)，超(chāo)级(jí)闪(shǎn)存(cún)已(yǐ)经(jīng)工(gōng)作(zuò)了(le)10亿(yì)次(cì)，相(xiāng)当(dāng)于(yú)在(zài)光(guāng)走(zǒu)了(le)12厘(lí)米(mǐ)的(de)时(shí)间(jiān)内(nèi)，几(jǐ)千(qiān)个(gè)电(diàn)子(zi)已(yǐ)经(jīng)储(chǔ)存(cún)完(wán)毕(bì)。”周(zhōu)鹏(péng)说(shuō)。

相(xiāng)关成(chéng)果(guǒ)以(yǐ)《亚(yà)纳(nà)秒(miǎo)超(chāo)注(zhù)入(rù)闪(shǎn)存(cún)》（Subnanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot-carrier injection）为(wèi)题(tí)，于(yú)北(běi)京(jīng)时(shí)间(jiān)4月(yuè)16日(rì)晚(wǎn)间(jiān)在(zài)《自(zì)然(rán)》（Nature）期(qī)刊(kān)上(shàng)发(fā)表(biǎo)。

图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)：复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)官(guān)网(wǎng)

AI时(shí)代(dài)，大(dà)数(shù)据(jù)的(de)高(gāo)速(sù)存(cún)储(chǔ)至(zhì)关重(zhòng)要(yào)。如(rú)何(hé)突(tū)破(pò)信(xìn)息(xi)存(cún)储(chǔ)速(sù)度(dù)极(jí)限(xiàn)，一(yī)直(zhí)是(shì)集成(chéng)电(diàn)路领(lǐng)域最(zuì)核(hé)心(xīn)的(de)基(jī)础(chǔ)性(xìng)问(wèn)题(tí)之(zhī)一(yī)，也(yě)是(shì)制(zhì)约(yuē)AI算(suàn)力(lì)上(shàng)限(xiàn)的(de)关键技(jì)术(shù)瓶(píng)颈(jǐng)。要(yào)实(shí)现(xiàn)大(dà)数(shù)据(jù)的(de)高(gāo)速(sù)存(cún)储(chǔ)，意(yì)味(wèi)着(zhe)与(yǔ)之(zhī)匹(pǐ)配(pèi)的(de)存(cún)储(chǔ)器(qì)必(bì)须(xū)是(shì)在(zài)存(cún)储(chǔ)速(sù)度(dù)、能(néng)耗(hào)、容(róng)量(liàng)上(shàng)均(jūn)表(biǎo)现(xiàn)优(yōu)异(yì)的(de)“六(liù)边(biān)形(xíng)战(zhàn)士(shì)”。

电(diàn)荷(hé)存(cún)储(chǔ)器(qì)是(shì)信(xìn)息(xi)技(jì)术(shù)蓬(péng)勃(bó)发(fā)展(zhǎn)的(de)根(gēn)基(jī)。个(gè)人(rén)电(diàn)脑(nǎo)中(zhōng)的(de)“内(nèi)存(cún)”和(hé)“硬(yìng)盘(pán)”，是(shì)电(diàn)荷(hé)存(cún)储(chǔ)器(qì)的(de)两(liǎng)种(zhǒng)典(diǎn)型(xíng)代(dài)表(biǎo)。然(rán)而(ér)，断(duàn)电(diàn)后(hòu)，“内(nèi)存(cún)”——静(jìng)态(tài)随(suí)机(jī)存(cún)储(chǔ)器(qì)“SRAM”和(hé)动(dòng)态(tài)随(suí)机(jī)存(cún)储(chǔ)器(qì)“DRAM”，存(cún)储(chǔ)的(de)数(shù)据(jù)会(huì)丢(diū)失(shī)，这(zhè)种(zhǒng)“易(yì)失(shī)性(xìng)”特(tè)性(xìng)限(xiàn)制(zhì)了(le)其(qí)在(zài)低(dī)功(gōng)耗(hào)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)的(de)应(yīng)用(yòng)。相(xiāng)比(bǐ)之(zhī)下(xià)，“硬(yìng)盘(pán)”——以(yǐ)闪(shǎn)存(cún)为(wèi)代(dài)表(biǎo)的(de)非(fēi)易(yì)失(shī)性(xìng)存(cún)储(chǔ)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