復旦大學在積體電路領域獲得關鍵突破！由該校週鵬/劉春森團隊研發的「破曉」皮秒快閃記憶體元件，擦寫速度快至400皮秒，相當於每秒可執行25億次操作，是人類目前掌握的最快半導體電荷記憶體。北京時間4月16日，相關研究成果發表於國際期刊《自然》。

電荷記憶體是資訊科技蓬勃發展的根基。電荷能以驚人速度與卓越可靠性驅動電子元件內的電流變化，憑藉複雜電訊號組合，實現資料的高效傳輸與精準處理。

個人電腦中的“記憶體”和“硬碟”，是電荷記憶體的兩種典型代表。 「記憶體」－靜態隨機記憶體“SRAM”和動態隨機記憶體“DRAM”，存取速度極限低於1奈秒，約相當於3次電晶體開關的速度，代表了現今資訊存取速度的最高水準。然而，斷電後，其儲存的資料會遺失，這種「易失性」特性使其必須消耗一定電能才能發揮作用，限制了其在低功耗條件下的應用。

相較之下，「硬碟」－以快閃記憶體為代表的非揮發性記憶體，在斷電後不會遺失數據，具備低功耗優勢。但是，由於其電場輔助編程速度遠低於電晶體開關速度，它難以滿足需要對大量資料極高速存取的場合，例如AI運算等場景。

因此，針對當下AI運算所需的算力與能源效率要求，儲存技術亟須突破，而破局點在於解決積體電路領域最為關鍵的基礎科學問題：超越資訊的非揮發性存取速度極限，也就是斷電不遺失，存取還要快。

據了解，研究團隊從2015年開始，就集中精力突破電荷儲存速度的研究。 “最難的是打破思維定式。”週鵬教授說，“一開始，總會覺得訪問速度高，數據就必然斷電丟失，很難更換思考問題的角度。”

透過突破基礎理論的瓶頸，研究團隊發現一種電荷儲存的「超注入」機制。劉春森介紹，現有的硬碟快閃記憶體機制是將電荷注入材料的通道中以實現訊號的存儲，注入電壓在5伏特左右時，注入速度最快，電壓高了或低了，速度都會變慢。 「而我們的成果是從技術底層開始，提出自己的理論創新，並對材料的物理機制進行調整，實現’電壓越高，存儲越快’的’無極限”超注入’存儲，將非易失存儲速度提升至理論極限。」據此，研究團隊重新定義了現有的存儲技術邊界，並成功研製“破曉”皮秒閃存設備

「『破曉』的名字源自於『皮秒』的『皮』的諧音，我們希望這個技術能夠幫助中國半導體產業突破『黎明前的黑暗』，可以『一唱雄雞天下白』。」週鵬說。

據介紹，快閃記憶體作為性價比最高、應用最廣泛的記憶器，一直是國際科技巨頭技術佈局的基石，上述成果不僅有望改變全球儲存技術格局，推動產業升級，催生全新應用場景，也將為我國在相關領域實現技術引領提供強有力支撐。劉春森透露，目前相關產品正嘗試小規模量產。