中国推出全球最快硬盘。“破晓”是新型闪存的曙光吗？
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米粒大小的存储设备突破了曾经被认为不可能的速度障碍，能够以比以前快 10 万倍的速度擦除和重写数据。

张桐

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在当今世界人们热衷于争夺更高级的人工智能(AI) 的时代，中国科学家利用比米粒还小的设备，破解了曾经被认为不可能达到的内存速度。

复旦大学的研究人员周四发布了迄今为止速度最快的闪存“破晓”（Poxiao），其擦除和重写速度可在400皮秒内实现。1皮秒相当于一万亿分之一秒。

虽然现有的原型只能容纳几千字节——几乎不足以显示这个故事——但其革命性的设计将现代存储的速度障碍打破了 100,000 倍，预示着未来人工智能大脑的读写速度可以和思考一样快。

该研究发表在《自然》杂志上，电子物理学的这一飞跃可能很快就会模糊记忆和计算之间的界限。

突破信息存储速度的极限，长期以来一直是集成电路领域最根本的挑战之一，也是制约AI算力发挥的关键技术瓶颈。

现有的存储架构存在一些顽固的局限性。虽然易失性存储器（例如 SRAM 和DRAM）速度很快，但容量低、功耗高、制造成本高，并且断电时数据容易丢失。非易失性存储器（例如闪存）容量更大、功耗更低，并且具有数据持久性，但速度却远远落后。

该研究团队的目标是加速闪存——利用其优势，同时解决其速度限制。

闪存的基本存储单元是浮栅晶体管，电子在电压的作用下进出电荷存储空间，从而实现数据记录。“过去，加速闪存的方法是预先加速电子，使它们在进出之前获得能量，”项目负责人刘春森在复旦大学的一份声明中表示。

但在传统的理论模型下，这个“预热”过程比较缓慢，并且存在速度上限，使得闪存无法超越理论速度极限。

刘教授表示：“贝尔实验室发明浮栅晶体管至今已有60年。如果我们仅仅局限于传统理论或依赖材料变化，就不可能取得任何重大突破。因此，我们专注于开发一种全新的闪存方法。”

研究人员提出了一种加速闪存的新方法，允许电子直接从低速状态跃迁到高速状态，而无需“预热”阶段。这项名为“二维增强热载流子注入”的新理论促成了原型器件的开发。

测试中，其擦写速度达到400皮秒，超越了同技术节点全球最快的易失性存储器SRAM，相比普通闪存的数百微秒，速度提升了十万倍以上。

据复旦大学网站报道，这是迄今为止世界上速度最快的半导体存储技术，实现了存储和计算速度的平衡。文章称：“一旦规模化实现大规模集成，预计将彻底颠覆现有的存储架构。”

报告补充道：“基于这项技术，未来的个人电脑可能不再需要区分内存和外部存储，从而无需分层存储系统，并能够实现大型AI模型的本地部署。”

该团队于2015年开始研究闪存器件，2021年提出了初步理论模型，去年开发出沟道长度为8纳米的超高速闪存器件，突破了硅基闪存约15纳米的物理尺寸极限。

“破晓”闪存器件目前已进入量产阶段，结合CMOS工艺，该芯片已成功实现千字节级量产。

五年内，该团队希望将其扩展到数十兆字节，并获得许可并准备上市。

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