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文|硬核知识观

编辑|沐沐

序

7月17日，复旦大学科研团队的重磅论文刊发于《科学》杂志，困扰全球存储领域长达三十年的单电子存储难题迎来解法，这项全新技术被命名为量子闪存。

这项成果不止刷新存储密度的理论上限，更为当下高速发展的AI算力提供底层支撑。

不少人开始畅想，在不远的未来，智能手机无需依赖云端，就能本地承载万亿参数大模型，各类智能应用的运行模式或将彻底改写。

这支团队在二维闪存赛道已有持续积累，此前两套核心架构已经对外公开。

破晓架构瞄准读写速度，将闪存编程推进至皮秒级别；长缨架构打通工艺壁垒，实现和现有CMOS工艺兼容，完成关键的工程化落地。

在两项成果基础之上，归壹架构正式问世，主攻存储密度瓶颈，补齐整套技术体系里最关键的一块短板。

信息来源：中国新闻网

二维材料，新一代存储器件的底层根基

想要看懂这套创新架构，需要先理解二维材料的独特价值。

二维材料厚度仅为单个或者数个原子，石墨烯就是大众最为熟悉的代表。

芯片器件不断缩小尺寸时，短沟道效应始终难以回避，沟道越短，漏电现象越难控制。

原子级超薄的二维材料恰好可以缓解这一困境，微观层面等效拉高沟道长宽比，抑制漏电问题。

石墨烯、二硫化钼等材料本身具备优异导电特性，能够提升晶体管开关效率。

复旦整套二维闪存技术，均依托二维材料搭建沟道。

归壹架构的设计思路更为大胆，不再局限于沟道部分，源极与漏极同样采用二维材料制备。

源极、沟道、漏极处于同一平面融为一体，这也是“归壹”名称的由来。

这种平面一体化结构，正是二维闪存能够冲破存储密度天花板的核心设计。

信息来源：上观新闻

微型化困局，闪存难以回避的量子枷锁

闪存的运行原理并不复杂，主流NAND闪存单元本质是改良晶体管，内部增设电荷捕获层承担存储工作。

栅极施加电压形成垂直电场，驱动电子进出捕获层，依靠捕获层内部电子数量记录比特信息，数据存储的载体正是电子。

随着存储单元持续缩小，这套运行机制慢慢撞上物理边界。

早年单个存储单元能够容纳数万电子，经过多代工艺迭代，如今仅剩数百个。

存储行业广泛使用MLC、TLC、QLC多级存储方案，依靠电子数量区分不同数据状态。

单元内电子总量持续走低后，电子数量自然波动带来的影响被持续放大，不同数据状态相互重叠，设备误码率随之上升。

器件微型化还会压缩绝缘层厚度，量子隧穿效应愈发明显，电子更容易发生泄漏，数据长期保存能力持续下降。

泊松统计波动、电荷流失等一系列现象，都是闪存追求更高密度时，来自量子力学层面的硬性约束，也是行业长久以来无法突破的关卡。

结语

长期以来，业内普遍认为单电子稳定存储仅停留在理论设想，诸多物理矛盾难以调和。

复旦量子闪存与归壹架构，直面上述一系列量子效应带来的难题，实现单电子可控存储。

这项突破的意义不止局限于存储芯片行业。

当前绝大多数大模型运算高度依赖云端服务器，手机、平板这类终端设备，受限于存储容量与读写性能，很难独立承载超大参数模型。

量子闪存带来更高存储密度、更优读写表现，一旦完成产业化落地，终端硬件的本地算力潜力会被充分释放。

需要客观看待，实验室成果距离大规模商用仍有较长转化周期，工艺适配、良率控制还有大量工程问题等待验证。

但可以确定，存储底层技术实现革新，会给端侧人工智能开辟全新发展路径，普通人手中的移动设备，未来或许会拥有远超当下的自主运算能力。

信息来源：新华网