速度比U盘快万倍 第三类存储技术开创

近日，复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏团队实现了具有颠覆性的二维半导体准非易失存储原型器件，开创了第三类存储技术，写入速度比目前U盘快一万倍，数据存储时间也可自行决定。这解决了国际半导体...

法律法规网消息近日，复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏团队实现了具有颠覆性的二维半导体准非易失存储原型器件，开创了第三类存储技术，写入速度比目前U盘快一万倍，数据存储时间也可自行决定。这解决了国际半导体电荷存储技术中“写入速度”与“非易失性”难以兼得的难题。

北京时间4月10日，相关成果在线发表于《自然·纳米技术》杂志。

据了解，目前半导体电荷存储技术主要有两类，第一类是易失性存储，例如计算机中的内存，掉电后数据会立即消失;第二类是非易失性存储，例如人们常用的U盘，在写入数据后无需额外能量可保存10年。前者可在几纳秒左右写入数据，第二类电荷存储技术需要几微秒到几十微秒才能把数据保存下来。

此次研发的新型电荷存储技术，既满足了10纳秒写入数据速度，又实现了按需定制(10秒-10年)的可调控数据准非易失特性。这种全新特性不仅在高速内存中可以极大降低存储功耗，同时能实现数据有效期截止后自然消失，在特殊应用场景解决了保密性和传输的矛盾。

这项研究创新性地选择多重二维材料堆叠构成了半浮栅结构晶体管：二硫化钼、二硒化钨、二硫化铪分别用于开关电荷输运和储存，氮化硼作为隧穿层，制成阶梯能谷结构的范德瓦尔斯异质结。

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“选择这几种二维材料，将充分发挥二维材料的丰富能带特性。一部分如同一道可随手开关的门，电子易进难出;另一部分像一面密不透风的墙，电子难以进出。对‘写入速度’与‘非易失性’的调控，就在于这两部分的比例。”周鹏说。

写入速度比目前U盘快一万倍，数据刷新时间是内存技术的156倍，并且拥有卓越的调控性，可以实现按照数据有效时间需求设计存储器结构……经过测试，研究人员发现这种基于全二维材料的新型异质结能够实现全新的第三类存储特性。

科研人员称，基于二维半导体的准非易失性存储器可在大尺度合成技术基础上实现高密度集成，将在极低功耗高速存储、数据有效期自由度利用等多领域发挥重要作用。

这项科学突破由复旦大学科研团队独立完成，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室为唯一单位。该项工作得到国家自然科学基金优秀青年项目和重点研究项目的支持。

开创第三类存储技术 复旦大学成果刊登《自然.纳米技术》

目前的半导体电荷存储技术有两类，一类是易失性，如计算机中的内存，掉电后数据会立即消失，第二类是非易失性，如U盘，数据可保存很长时间。然而二者就像是一对矛盾，现有技术难以做到兼顾。复旦大学微电子学院张卫、周鹏团队在经过科研攻关后，终于实现了具有颠覆性的二维半导体准非易失存储原型器件，开创了第三类存储技术。相关成果于今天(北京时间4月10日)在线发表于国际著名学术期刊《自然.纳米技术》。

开创第三类存储技术 复旦大学成果刊登《自然.纳米技术》

据介绍，这次研发的新型电荷存储技术，突破了现有存储技术的短板，既满足了10纳秒写入数据的高速度，又实现了从10秒到10年按需定制的可调控数据保存时长。而技术实现的关键，就在于团队创新性地选择了多重二维材料，充分发挥它们的丰富能带特性。一部分如同一道可随手开关的门，电子易进难出，别一部分则像一面密不透风的墙，电子难以进出。对写入速度和非易失性的调控，就在于这两部分的比例。

开创第三类存储技术 复旦大学成果刊登《自然.纳米技术》

复旦大学微电子学院教授，论文通讯作者、第一作者周鹏介绍，一直以来，我们使用的存储器中，一种为易失，就是掉电数据就没有了，另一种叫非易失，就是掉电还能保存。一直以来都这样用，但实际上中间有一个很大的时间尺度的鸿沟。我们这次实现的一个突破，弥补了这样的鸿沟，在易失和非易失之间，就是架了这么一个桥梁，叫准非易失。

开创第三类存储技术 复旦大学成果刊登《自然.纳米技术》

团队中年仅26岁的博士研究生刘春森，也是论文的第一作者。他说觉得科研其是就是一个发现矛盾，解决问题的过程。团队就是在易失与非易失的矛盾中看到了一个新的东西。“就是我们是不是能既做到快，又能做到数据保存能力还可以。在国际上我们首次提出这个课题，这也是我们为什么去做，就是因为没有人做，我们才选择去做这个课题，然后也非常幸运地刚好成功了。”

开创第三类存储技术 复旦大学成果刊登《自然.纳米技术》

这种全新特性不仅在高速内存中可以极大降低存储功耗，同时还可以实现数据在一定有效期后自然消失，用于特殊应用场景的数据保密。此外，在人工智能开发等领域也将发挥特殊作用。

开创第三类存储技术 复旦大学成果刊登《自然.纳米技术》

论文通讯作者、复旦大学微电子学院执行院长张卫教授打了个有趣的比方：我们大脑里面会对某些事情记忆功能会很长，有些事情过一段时间就没了。那如果单纯地用现有的存储技术，不管是用易失性的还是非易失性的，在模拟的时候是会出现两个极端的，要么很快忘却，要么花很多时间记忆，如果用这个第三类存储技术的话，就可以随意地裁剪存储时间，模仿人类的短时记忆和长时间记忆，这样的话当然会更接近人脑实际真实的情况。这当然还是个猜想应用!