人工智能的飛速發(fā)展迫切需要高速非易失存儲技術。當前主流非易失閃存的編程速度普遍在百微秒級，無法支撐應用需求。復旦大學周鵬-劉春森團隊前期研究表明二維半導體結構能夠將其速度提升一千倍以上，實現(xiàn)顛覆性的納秒級超快存儲閃存技術。然而，如何實現(xiàn)規(guī)模集成、走向真正實際應用仍極具挑戰(zhàn)。

從界面工程出發(fā)，團隊在國際上首次實現(xiàn)了最大規(guī)模1Kb 納秒超快閃存陣列集成驗證，并證明了其超快特性可延伸至亞10納米。北京時間8月12日下午5點，相關成果以《二維超快閃存的規(guī)模集成工藝》（“A scalable integration process for ultrafast two-dimensional flash memory”）為題發(fā)表于國際頂尖期刊《自然·電子學》（Nature Electronics）。

超快閃存集成工藝和統(tǒng)計性能

團隊開發(fā)了超界面工程技術，在規(guī)�；�二維閃存中實現(xiàn)了具備原子級平整度的異質界面，結合高精度的表征技術，顯示集成工藝顯著優(yōu)于國際水平。通過嚴格的直流存儲窗口、交流脈沖存儲性能測試，證實了二維新機制閃存在1Kb存儲規(guī)模中，納秒級非易失編程速度下良率高達98%，這一良率已高于國際半導體技術路線圖（International Technology Roadmap for Semiconductors）對閃存制造89.5%的良率要求。

同時，研究團隊研發(fā)了不依賴先進光刻設備的自對準工藝，結合原始創(chuàng)新的超快存儲疊層電場設計理論，成功實現(xiàn)了溝道長度為8納米的超快閃存器件，是當前國際最短溝道閃存器件，并突破了硅基閃存物理尺寸極限（約15納米）。在原子級薄層溝道支持下，這一超小尺寸器件具備20納秒超快編程、10年非易失、十萬次循環(huán)壽命和多態(tài)存儲性能。本工作將極大推動超快顛覆性閃存技術的產業(yè)化應用。

復旦大學集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室、芯片與系統(tǒng)前沿技術研究院劉春森研究員和微電子學院周鵬教授為論文通訊作者，劉春森研究員和博士生江勇波、曹振遠為論文第一作者。研究工作得到了科技部重點研發(fā)計劃、基金委重要領軍人才計劃、上海市基礎研究特區(qū)計劃、上海市啟明星等項目的資助，以及教育部創(chuàng)新平臺的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-024-01229-6