4月17日，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、芯片与系统前沿技术研究院的周鹏-刘春森团队在集成电路领域取得关键突破，成功研制出“破晓（PoX）”皮秒闪存器件，其擦写速度可提升至亚 1 纳秒（400 皮秒），相当于每秒可执行 25 亿次操作，是迄今为止世界上最快的半导体电荷存储技术，相关成果于北京时间 4 月 16 日晚间在《Nature》期刊上发表,主题为《亚纳秒超注入闪存》（Subnanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot-carrier injection）。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08839-w
突破存储速度极限，创新提速思路
在 AI 时代，大数据的高速存储极为关键，而现有存储器的速度分级架构存在明显弊端。易失性存储器（如 SRAM、DRAM）虽有纳秒级的高速存储，但容量小、功耗大、成本高且断电数据丢失；非易失性存储器（如闪存）虽克服了上述劣势，但存取速度仅为百微秒级，难以满足 AI 计算需求。
周鹏-刘春森团队（图片来自复旦大学公众号）
周鹏-刘春森团队聚焦闪存技术的速度问题，经过十年研究，提出全新提速思路。他们通过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，使电子无需“助跑”即可高速注入，突破传统理论的注入极值点限制。
构建准二维泊松模型，实现理论与技术突破
（图片来自复旦大学公众号）
团队构建准二维泊松模型，成功在理论上预测超注入现象，并据此研制出“破晓”皮秒闪存器件。该器件擦写速度达 400 皮秒，性能超越同技术节点下世界最快的易失性存储 SRAM 技术，实现了存储、计算速度相当。这一技术有望彻底颠覆现有存储器架构，未来个人电脑将无需分层存储，还能实现 AI 大模型的本地部署。
该团队自 2015 年起聚焦闪存技术速度问题，2018 年构建二维半浮栅闪存结构，将存取速度提升至 10 纳秒量级；2021 年发现双三角隧穿势垒超快电荷存储机理，研制出范德华异质结闪存，存储速度提至 20 纳秒且数据存储非易失。但团队并未满足，决心从底层理论机制创新，最终在 2024 年构建准二维泊松模型，迎来“破晓”时刻。
推动原型器件集成落地，加速产业化进程
团队注重理论创新与应用转化的结合，2023 年验证修正理论在其他半导体材料的通用性，2024 年实现最大规模 1Kb 纳秒超快闪存阵列集成验证，研发出 8 纳米超快闪存器件。此次亚纳秒级原型器件已与 CMOS 结合成功流片，团队计划 3-5 年将其集成到几十兆水平，授权企业产业化。
文章整理来源：复旦大学公号文章https://mp.weixin.qq.com/s/rEVUw3vGNxGeDJMFWO8QTg
