央广网上海4月18日消息（记者沈梅）“在一眨眼的时间内，超级闪存已经工作了10亿次，原来的U盘只能工作1000次。相当于光在走了12厘米的时间内，几千个电子已经储存完毕。”近日，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。
从远古时代的结绳记事开始，人类对信息存储速度的追求从未止步。随着科技的不断演进，电荷被证明是最佳存储介质，能够以惊人的速度和卓越的可靠性承载海量数据，为信息时代的繁荣奠定了坚实基础。然而，随着人工智能时代的到来，现有的分级存储架构难以满足计算芯片对极高算力和能效的需求。针对AI计算所需的算力与能效要求，信息存取速度直接决定了算力上限，而非易失性存储技术则成为实现超低功耗的关键。
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、刘春森团队持续推进高速非易失性闪存技术的研发。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），相当于实现了每秒 25亿次的存储速度，性能超越同技术节点下的易失性存储SRAM技术，成为迄今为止世界上最快的半导体电荷存储技术。
据介绍，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。朝着这一目标，团队聚焦闪存技术的速度问题已经研究长达十年。
2015年，复旦硕士在读的刘春森在导师周鹏指导下开展的第一项研究就是闪存器件。2018年，团队利用多重二维材料构建二维半浮栅闪存结构，将存取速度提升至10纳秒量级。这也是他们发表在纳米技术领域国际期刊Nature Nanotechnology上的第一篇闪存技术相关成果。2021年，团队研制出范德华异质结闪存，将存储速度提至20纳秒的同时确保了数据存储的非易失，成果登上Nature Nanotechnology。2021年底，他们基于高斯定理进行理论创新有了初步把握，最终在2024年构建起了准二维泊松模型，经过测试验证，迎来“破晓”时刻。
“破晓（PoX）”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。作为智能时代的数字基石，存储技术的性能突破不仅将驱动应用场景的颠覆性升级，更将构筑我国在人工智能、云计算、通信工程等战略领域技术领跑的核心支撑。
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），相当于实现了每秒 25亿次的存储速度，性能超越同技术节点下的易失性存储SRAM技术，成为迄今为止世界上最快的半导体电荷存储技术。
