在人工智能高速发展的当下，如何突破信息存储速度极限一直是集成电路领域的关键研究内容，也是制约AI算力上限的关键技术瓶颈。
近日，复旦大学的研究团队研制出一款名为“破晓(PoX)”的皮秒闪存器件，打破了现有存储速度的理论极限，其擦写速度可达亚1纳秒(400皮秒)，即每秒可执行25亿次操作，是当今全球最快的半导体电荷存储技术。
传统闪存技术中，电子需在源极和漏极间“助跑”加速获取足够能量才能被拽入浮栅存储层实现信息存储，但受半导体本身电场分布的限制，电子加速存在着理论上限，存储速度也难以突破理论极限。
而该研究团队从存储器件的底层理论机制出发，提出了全新的提速思路：结合二维狄拉克能带结构与弹道输运特性，调制二维沟道的高斯长度，实现沟道电荷向浮栅存储层的超注入。在此超注入机制下，电子无需“助跑”就能直接高速注入浮栅存储层，且不受注入极值点限制，可以无限注入。
据了解，据此思路研究的“破晓”皮秒闪存器件擦写速度达亚1纳秒(400皮秒)，而传统硅基闪存存储速度仅10-100微秒，即使二维半导体中fowler-nordheim(FN)隧穿速度提升至10-20纳秒，仍远不及“破晓”器件速度。此技术颠覆了现有的存储架构，实现了存储、计算速度相当，据此技术为基础，未来个人电脑有望实现内存和外存一体化，无需分层存储，还能支持实现AI大模型的本地部署。
据悉，“破晓”亚纳秒级原型器件已加速向产业化落地推进，该研究团队将“破晓”与CMOS结合，以此打造出的Kb级芯片目前已成功流片，预计在未来3-5年集成到几十兆水平后授权企业进行产业化。
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