复旦大学亚纳秒级闪存技术登Nature

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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周鹏-刘春森团队通过构建准二维泊松模型，在理论上预测了超注入现象，打破了现有存储速度的理论极限，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），相当于每秒可实行 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。

作为闪存的基本存储单元，浮栅晶体管由源极、漏极和栅极所组成。当电子从源极顺着沟道“跑”向漏极的过程中，按下栅极这一“开关”，电子便可被拽入浮栅存储层，实现信息存储。

“过去为闪存提速的思路，是让电子在跑道上先热身加速一段时间，等具备了高能量再按下开关。”刘春森形象说明。但在传统理论机制下，电子的“助跑”距离长、提速慢，半导体特殊的电场分布也决定了电子加速存在理论上限，令闪存存储速度无法突破注入极值点。

从存储器件的底层理论机制出发，团队提出了一条全新的提速思路 —— 通过结合二维狄拉克能带结构与弹道输运特性，调制二维沟道的高斯长度，从而实现沟道电荷向浮栅存储层的超注入。

在超注入机制下，电子无需“助跑”就可以直接提至高速，而且可以无限注入，不再受注入极值点的限制。

通过构建准二维泊松模型，团队成功在理论上预测了超注入现象，据此研制的皮秒闪存器件的擦写速度闯入亚 1 纳秒大关（400 皮秒），相当于每秒可实行 25 亿次操作，性能超越同技术节点下世界最快的易失性存储 SRAM 技术。

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。

复旦大学表示，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。

团队给技术取名为“破晓”，寓意打破既有存储速度分级架构，迎接一个全新的存储时代。