央廣網上海4月18日消息（記者沈梅）“在一眨眼的時間內，超級閃存已經工作了10億次，原來的U盤只能工作1000次。相當于光在走了12厘米的時間內，幾千個電子已經儲存完畢。”近日，復旦大學周鵬、劉春森團隊成功研制“破曉（PoX）”皮秒閃存器件，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。

北京時間4月16日，相關研究成果以《亞納秒超注入閃存》（“Sub-nanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot carrier injection”）為題發表于國際頂尖期刊《自然》（Nature）。

從遠古時代的結繩記事開始，人類對信息存儲速度的追求從未止步。隨著科技的不斷演進，電荷被證明是最佳存儲介質，能夠以驚人的速度和卓越的可靠性承載海量數據，為信息時代的繁榮奠定了堅實基礎。然而，隨著人工智能時代的到來，現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。針對AI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，而非易失性存儲技術則成為實現超低功耗的關鍵。

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周鵬、劉春森團隊持續推進高速非易失性閃存技術的研發。團隊通過構建準二維泊松模型，在理論上預測了超注入現象，打破了現有存儲速度的理論極限，研制“破曉（PoX）”皮秒閃存器件，其擦寫速度可提升至亞1納秒（400皮秒），相當于實現了每秒 25億次的存儲速度，性能超越同技術節點下的易失性存儲SRAM技術，成為迄今為止世界上最快的半導體電荷存儲技術。

電荷超注入皮秒閃存器件工作機制 （央廣網發 受訪方供圖）

據介紹，給技術取名為“破曉”，寓意打破既有存儲速度分級架構，迎接一個全新的存儲時代。朝著這一目標，團隊聚焦閃存技術的速度問題已經研究長達十年。

2015年，復旦碩士在讀的劉春森在導師周鵬指導下開展的第一項研究就是閃存器件。2018年，團隊利用多重二維材料構建二維半浮柵閃存結構，將存取速度提升至10納秒量級。這也是他們發表在納米技術領域國際期刊Nature Nanotechnology上的第一篇閃存技術相關成果。2021年，團隊研制出范德華異質結閃存，將存儲速度提至20納秒的同時確保了數據存儲的非易失，成果登上Nature Nanotechnology。2021年底，他們基于高斯定理進行理論創新有了初步把握，最終在2024年構建起了準二維泊松模型，經過測試驗證，迎來“破曉”時刻。

超快躍遷的電荷 （央廣網發 受訪方供圖）

“破曉（PoX）”實現了存儲、計算速度相當，在完成規模化集成后有望徹底顛覆現有的存儲器架構。在該技術基礎上，未來的個人電腦將不存在內存和外存的概念，無需分層存儲，還能實現AI大模型的本地部署。作為智能時代的數字基石，存儲技術的性能突破不僅將驅動應用場景的顛覆性升級，更將構筑我國在人工智能、云計算、通信工程等戰略領域技術領跑的核心支撐。