2025年04月18日消息:近日,上海電?? 復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室、芯片與系統前沿技術研究院宣布,該團隊研發的“破曉(PoX)”皮秒閃存器件以400皮秒(一萬億分之一秒)的擦寫速度,創下半導體電荷存儲技術新紀錄,每秒可執行25億次操作,比傳統閃存快一百萬倍。相關成果于4月16日在線發表于《自然》期刊,為人工智能時代的數據存儲瓶頸提供了突破性解決方案。
傳統閃存基于浮柵晶體管結構,其電荷注入存在理論速度上限,如同“爬樓梯”般需逐步加速電子。而“破曉”通過??二維狄拉克能帶與彈道輸運特性結合??,首次實現??無極限超注入機制??——電子無需“助跑”即可直接高速注入存儲層,突破傳統極值限制。團隊構建的準二維泊松模型成功預測了這一現象,使擦寫速度躍升至亞納秒級(400皮秒),性能超越同節點下最快易失性存儲器SRAM。
當前AI大模型依賴GPU芯片實現每秒33.5萬億次浮點運算,但其配套閃存寫入速度僅微秒級,形成“存儲墻”瓶頸。“破曉”存儲器的超高速特性與GPU計算速度(每秒10-30億次)完美匹配,可大幅減少數據搬運能耗,解決手機、電腦本地部署AI模型時的卡頓與發熱問題。實驗證明,其數據掉電不丟失特性與非易失性存儲優勢,為邊緣計算與實時AI推理提供新可能。
目前,“破曉”已完成小規模全功能芯片流片驗證,團隊正與生產企業合作推進Kb級陣列集成。周鵬教授透露,計劃3年內實現兆級(百萬單元)原型器件,目標應用于下一代AI芯片與存算一體系統。該技術還可延伸至神經形態計算、量子存儲等領域,重塑全球半導體產業格局。
“破曉”研發歷時十年,團隊自2015年起探索二維材料閃存技術,歷經納米級結構優化與超快測試設備攻關。2024年實現1Kb陣列驗證后,最終通過底層機制創新突破速度極限。論文通訊作者周鵬表示:“這項技術不僅刷新存儲速度,更標志著我國在集成電路基礎理論領域實現從跟跑到領跑的跨越。”
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