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近日，上海復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研制出了一種超高速閃存技術(shù)，其擦寫速度可提升至亞1納秒（400皮秒），相當(dāng)于每秒可執(zhí)行25億次操作，是迄今為止世界上最快的半導(dǎo)體電荷存儲(chǔ)技術(shù)。

這一成果由復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的周鵬和劉春森團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)完成，他們通過構(gòu)建準(zhǔn)二維泊松模型，在理論上預(yù)測了超注入現(xiàn)象，并據(jù)此研發(fā)了名為“破曉（PoX）”的新型閃存技術(shù)，成功突破了存儲(chǔ)速度的理論極限。   

浮柵晶體管是閃存的基本存儲(chǔ)單元，由源極（Source）、漏極（Drain）、控制門（Control Gate）和浮動(dòng)?xùn)牛‵loating Gate）組成。其中，浮動(dòng)?xùn)盼挥谠礃O和漏極之間，并被一層絕緣氧化層隔開，從而實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)功能。

當(dāng)電子從源極通過溝道向漏極移動(dòng)時(shí)，如果控制門施加高電壓，電子會(huì)通過隧穿效應(yīng)進(jìn)入浮動(dòng)?xùn)挪⒈徊东@，這一過程稱為編程。此時(shí)，浮動(dòng)?xùn)派系碾姾筛淖兞司w管的閾值電壓（Threshold Voltage），從而實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)。

劉春森介紹，“過去為閃存提速的思路，是讓電子在跑道上先熱身加速一段時(shí)間，等具備了高能量再按下開關(guān)。” 然而，在傳統(tǒng)理論機(jī)制下，電子的“助跑”距離長、提速慢，半導(dǎo)體特殊的電場分布也決定了電子加速存在理論上限，令閃存存儲(chǔ)速度無法突破注入極值點(diǎn)。

對(duì)于這一難題與挑戰(zhàn)，該研究團(tuán)隊(duì)從存儲(chǔ)器件的底層理論機(jī)制出發(fā)，提出了一條全新的提速思路——通過結(jié)合二維狄拉克能帶結(jié)構(gòu)與彈道輸運(yùn)特性，調(diào)制二維溝道的高斯長度，從而實(shí)現(xiàn)溝道電荷向浮柵存儲(chǔ)層的超注入。在超注入機(jī)制下，電子無需“助跑”就可以直接提至高速，而且可以無限注入，不再受注入極值點(diǎn)的限制。

該技術(shù)利用亞納秒級(jí)的超注入閃存存儲(chǔ)方式，實(shí)現(xiàn)了極高的存儲(chǔ)速度，其皮秒閃存器件的擦寫速度闖入亞1納秒大關(guān)（400皮秒），相當(dāng)于每秒可執(zhí)行25億次操作，性能超越同技術(shù)節(jié)點(diǎn)下世界最快的易失性存儲(chǔ)SRAM技術(shù)。這使其成為目前人類掌握的最快半導(dǎo)體電荷存儲(chǔ)器件。

未來3-5年，該研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將其集成到幾十兆的水平，以授權(quán)給企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。

目前，相關(guān)成果以《亞納秒超注入閃存》（Subnanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot-carrier injection）為題已在《自然》（Nature）期刊上發(fā)表。