復(fù)旦團(tuán)隊(duì)研制世界最快閃存器件

電荷超注入皮秒閃存器件工作機(jī)制示意圖。學(xué)校供圖

　　本報(bào)訊（記者 任朝霞）“在一眨眼的時(shí)間內(nèi)，超級(jí)閃存已經(jīng)工作了10億次，原來的U盤只能做到1000次?！苯眨瑥?fù)旦大學(xué)周鵬、劉春森團(tuán)隊(duì)成功研制“破曉（PoX）”皮秒閃存器件，擦寫速度達(dá)到亞1納秒（400皮秒），是人類目前掌握的最快半導(dǎo)體電荷存儲(chǔ)器件。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然》期刊。

　　隨著人工智能（AI）時(shí)代的到來，現(xiàn)有的分級(jí)存儲(chǔ)架構(gòu)難以滿足計(jì)算芯片對極高算力和能效的需求，急需存儲(chǔ)技術(shù)的突破來實(shí)現(xiàn)變革。針對AI計(jì)算所需的算力與能效要求，信息存取速度直接決定了算力上限，而非易失性存儲(chǔ)技術(shù)則成為實(shí)現(xiàn)超低功耗的關(guān)鍵。因此，破局在于解決集成電路領(lǐng)域最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)科學(xué)問題：信息的非易失存取速度極限。

　　周鵬、劉春森團(tuán)隊(duì)基于器件物理機(jī)制的創(chuàng)新，持續(xù)推進(jìn)高速非易失性閃存技術(shù)的研發(fā)。通過巧妙結(jié)合二維狄拉克能帶結(jié)構(gòu)與彈道輸運(yùn)特性，調(diào)制二維溝道的高斯長度，從而實(shí)現(xiàn)溝道電荷向存儲(chǔ)層的超注入。這一超注入機(jī)制與現(xiàn)有閃存電場輔助注入規(guī)律截然不同：傳統(tǒng)注入規(guī)律存在注入極值點(diǎn)，而超注入則表現(xiàn)為無限注入。團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了準(zhǔn)二維高斯模型，成功從理論上預(yù)測了超注入現(xiàn)象，并據(jù)此研制“破曉（PoX）”皮秒閃存器件，其性能超越同技術(shù)節(jié)點(diǎn)下世界最快的易失性存儲(chǔ)SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）技術(shù)。

　　據(jù)介紹，該成果不僅有望改變?nèi)虼鎯?chǔ)技術(shù)格局，進(jìn)而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)并催生全新應(yīng)用場景，還將為我國在相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)提供強(qiáng)有力支撐。

《中國教育報(bào)》2025年04月19日 第01版