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【导语】复旦大学在集成电路领域取得重大突破，周鹏/刘春森团队成功研制出“破晓（PoX）”皮秒闪存器件，擦写速度达到亚1纳秒（400皮秒），创人类半导体电荷存储速度之最。该技术有望重塑全球存储技术格局，推动产业升级，并为中国在相关领域的技术引领提供强大支撑。相关成果已在《自然》期刊上发表。

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(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(qì)，在(zài)断(duàn)电(diàn)后(hòu)不(bù)会(huì)丢(diū)失(shī)数(shù)据(jù)，但(dàn)由(yóu)于(yú)其(qí)电(diàn)场(chǎng)辅(fǔ)助(zhù)编(biān)程(chéng)速(sù)度远低于晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)开(kāi)关速(sù)度(dù)，它(tā)难(nán)以(yǐ)满(mǎn)足(zú)需(xū)要(yào)对(duì)大(dà)量(liàng)数(shù)据(jù)极(jí)高(gāo)速(sù)存(cún)取(qǔ)的(de)场(chǎng)合(hé)，例(lì)如(rú)AI计(jì)算(suàn)等(děng)场(chǎng)景(jǐng)。

自(zì)2015年(nián)起(qǐ)，周(zhōu)鹏(péng)、刘(liú)春(chūn)森(sēn)团(tuán)队(duì)开(kāi)始(shǐ)尝(cháng)试(shì)用(yòng)二(èr)维(wéi)材(cái)料(liào)去(qù)做(zuò)闪(shǎn)存(cún)，提(tí)升(shēng)其(qí)存(cún)取(qǔ)速(sù)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(chù)摸(mō)信(xìn)息(xi)存(cún)储(chǔ)速(sù)度(dù)极(jí)限(xiàn)，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(zhè)是(shì)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