本報上海4月20日電(記者顏維琦)“在一眨眼的時間內(nèi),超級閃存已經(jīng)工作10億次,而原來的U盤只能工作1000次。相當于光在走了12厘米的時間里,幾千個電子已經(jīng)儲存完畢?!苯?,復旦大學周鵬、劉春森團隊成功研制“破曉(PoX)”皮秒(1皮秒為1萬億分之一秒)閃存器件,擦寫速度達到亞1納秒(400皮秒),是人類目前掌握的最快半導體電荷存儲器件。相關成果發(fā)表于國際期刊《自然》。
從遠古時代結繩記事開始,人類對信息存儲速度的追求從未止步。隨著科技不斷發(fā)展,電荷被證明是最佳存儲媒介,能夠以驚人的速度和卓越的可靠性承載海量數(shù)據(jù),為信息時代的繁榮奠定堅實基礎。然而,隨著人工智能時代到來,計算范式正從傳統(tǒng)的邏輯運算逐漸轉向數(shù)據(jù)驅(qū)動,現(xiàn)有的分級存儲架構難以滿足計算芯片對極高算力和能效的需求,亟須存儲技術的突破來實現(xiàn)變革。針對AI(人工智能)計算所需的算力與能效要求,信息存取速度直接決定了算力上限,非易失性存儲技術成為實現(xiàn)超低功耗的關鍵。因此,破局在于解決集成電路領域最為關鍵的基礎科學問題:信息的非易失存取速度極限。
據(jù)了解,目前速度最快的存儲器均為易失性存儲器,例如靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)和動態(tài)隨機存儲器(DRAM)。這類存儲器的速度極限約為3T(即晶體管開關時間的三倍,低于1納秒,1納秒為十億分之一秒),代表了當今信息存取速度的最高水平。然而,其斷電后數(shù)據(jù)丟失的特性限制了其在低功耗場景下的應用。相比之下,以閃存(Flash)為代表的非易失性存儲器雖然具備極低功耗優(yōu)勢,但由于其電場輔助編程速度遠低于晶體管開關速度,難以滿足AI計算對數(shù)據(jù)極高速存取的需求。
周鵬、劉春森團隊基于器件物理機制的創(chuàng)新,持續(xù)推進高速非易失性閃存技術的研發(fā)。團隊構建相關模型,據(jù)此研制“破曉(PoX)”皮秒閃存器件,其性能超越同技術節(jié)點下世界最快的易失性存儲SRAM技術,意味著現(xiàn)有存儲技術邊界被重新定義。
業(yè)內(nèi)專家分析,閃存作為性價比最高、應用最廣泛的存儲器,一直是國際科技巨頭技術布局的基石。復旦大學團隊研發(fā)的突破性高速非易失閃存技術不僅有望改變?nèi)虼鎯夹g格局,進而推動產(chǎn)業(yè)升級并催生全新應用場景,也將為我國在相關領域?qū)崿F(xiàn)技術引領提供有力支撐。