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单电子量子闪存突破存储物理极限

  7月17日,《科学》杂志在线发表复旦大学周鹏、刘春森团队原创论文,团队研发的“量子闪存”器件首次在室温条件下实现稳定可控的单电子非易失存储,将电荷存储密度推进至物理理论上限。
  传统存储器件依靠海量电荷承载单比特信息,存储单元体积、功耗、延迟难以同步优化。本次研究创新设计漏极—沟道—源极共面“归壹”微纳结构,依托全新“态密度剪刀”量子调控机制,在27摄氏度室温环境完成单电子捕获、读取与擦写操作,断电后存储状态可长期保持,达成“一电子承载一比特信息”的理论极限存储密度。
  原型器件测试数据显示,该单电子存储器读写功耗较主流闪存降低两个数量级,存储密度提升千倍以上,且可与现有成熟CMOS硅制造工艺无缝兼容,具备规模化流片生产条件。此项成果修正单电子存储领域固有认知,建立室温量子存储完整理论框架,破解AI算力系统长期存在的存储带宽与能耗瓶颈。
  该技术可应用于超大规模边缘计算终端、高密度数据中心、低功耗车载智能芯片等场景,大幅缩减存储硬件体积与运行能耗。项目依托国家重点研发计划、集成电路全国重点实验室专项经费支持,完整打通理论机理、器件制备与工艺验证全链条,标志我国在量子存储、纳米集成电路领域跻身国际前沿,为下一代通用人工智能硬件提供核心存储解决方案。
  

记者 彪轶辰)