复旦大学在集成电路领域获关键突破！由该校周鹏/刘春森团队研制的“破晓”皮秒闪存器件，擦写速度快至400皮秒，相当于每秒可执行25亿次操作，是人类目前掌握的最快半导体电荷存储器件。北京时间4月16日，相关研究成果发表于国际期刊《自然》。
电荷存储器是信息技术蓬勃发展的根基。电荷能以惊人速度与卓越可靠性驱动电子器件内的电流变化，凭借复杂电信号组合，实现数据的高效传输与精准处理。
个人电脑中的“内存”和“硬盘”，是电荷存储器的两种典型代表。“内存”——静态随机存储器“SRAM”和动态随机存储器“DRAM”，存取速度极限低于1纳秒，约相当于3次晶体管开关的速度，代表了当今信息存取速度的最高水平。然而，断电后，其存储的数据会丢失，这种“易失性”特性使其必须消耗一定电能才能发挥作用，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，具备低功耗优势。但是，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。
因此，针对当下AI计算所需的算力与能效要求，存储技术亟须突破，而破局点在于解决集成电路领域最为关键的基础科学问题：超越信息的非易失存取速度极限，也就是断电不丢失，存取还要快。
据了解，研究团队从2015年开始，就集中精力突破电荷存储速度的研究。“最难的是打破思维定式。”周鹏教授说，“一开始，总会觉得存取速度高，数据就必然断电丢失，很难更换思考问题的角度。”
通过突破基础理论的瓶颈，研究团队发现一种电荷存储的“超注入”机制。刘春森介绍，现有的硬盘闪存机制是将电荷注入材料的沟道中以实现信号的存储，注入电压在5伏左右时，注入速度最快，电压高了或低了，速度都会变慢。“而我们的成果是从技术底层开始，提出自己的理论创新，并对材料的物理机制进行调整，实现‘电压越高，存储越快’的‘无极限’‘超注入’存储，将非易失存储速度提升至理论极限。”据此，研究团队重新定义了现有的存储技术边界，并成功研制“破晓”皮秒闪存器件，其性能超越同技术节点下世界最快的易失性存储SRAM技术。
“‘破晓’的名字源于‘皮秒’的‘皮’的谐音，我们希望这个技术能够帮助中国半导体产业突破‘黎明前的黑暗’，可以‘一唱雄鸡天下白’。”周鹏说。
据介绍，闪存作为性价比最高、应用最广泛的存储器，一直是国际科技巨头技术布局的基石，上述成果不仅有望改变全球存储技术格局，推动产业升级，催生全新应用场景，还将为我国在相关领域实现技术引领提供强有力支撑。刘春森透露，目前相关产品正在尝试小规模量产。
