从硅基到二维:中国科学家实现闪存性能千倍跃升

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日常使用电子设备时,文件丢失或系统卡顿的情况屡见不鲜,其根源往往在于存储技术的局限性。当前主流存储方案存在明显的性能瓶颈:闪存存储器虽然能持久保存数据,但读写速度较慢;而高速的内存(DRAM)却无法在断电后保留信息。这种矛盾迫使设备必须同时采用两种存储器协同工作。

传统闪存的数据写入机制存在固有缺陷:要么依赖高压隧穿效应,容易造成芯片物理损伤;要么采用热电子注入方式,导致操作速度受限。这些技术局限不仅影响使用体验,更是缩短了存储设备的使用寿命,这也是电子设备随着使用时间增长性能下降的重要原因之一。

存储技术迎来革命性突破

复旦大学微电子学院团队近日成功研发出全球性能最强的闪存芯片,其数据存取速度达到惊人的每秒25亿次,较现有产品提升三个数量级。这一突破性成果的关键在于创新性地采用二维半导体材料作为电子传输通道。

传统闪存使用硅基材料时,电子迁移如同高峰期的城市交通,频繁的散射效应严重制约传输效率。而新型二维材料构成的电子通道,则让载流子如同驶入无阻的高速公路,实现400皮秒级的超快写入速度,这一指标甚至超越了当前主流内存的性能表现。

技术突破源于三大核心创新:首先是实现了原子级平整的二维材料制备工艺;其次创新设计了石墨烯夹层超薄绝缘结构;最后攻克了纳米级电极加工的技术难题。这种新型存储器的独特优势在于,它首次实现了非易失性存储与高速读写的完美统一,有望彻底改变现有计算机存储体系的分层架构。

该技术对人工智能发展具有重大意义。实测数据显示,采用这种新型存储器可提升AI训练效率达10倍以上,将显著优化自动驾驶、智能语音等实时应用的响应速度。虽然从实验室到产业化仍需时日,但相关工艺已具备初步量产条件。可以预见,这项技术将推动电子设备进入"零延迟"的新时代,彻底解决数据存取这一长期制约计算性能的关键瓶颈。

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