中国报告大厅网讯,在人工智能与大数据深度融合的今天,信息存储技术正面临前所未有的挑战。如何实现存储速度、能耗和容量的协同突破,成为制约算力发展的关键瓶颈。一项革命性成果的问世,或将彻底改写这一局面——科研团队通过理论创新与器件设计的双重突破,在半导体电荷存储领域实现了亚纳秒级的速度飞跃。
中国报告大厅发布的《2025-2030年全球及中国存储行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出,当前主流信息存储体系呈现明显的层级化特征。位于金字塔顶端的易失性存储器(如SRAM、DRAM)凭借纳秒级存取速度支撑着高速计算,但其高功耗和容量限制使其难以规模化应用;而占据塔基位置的非易失闪存虽具备低能耗与大容量优势,却受限于百微秒量级的速度短板,在AI等实时性场景中难堪重任。这种"鱼与熊掌不可兼得"的局面,成为制约智能时代发展的隐形天花板。
科研团队通过构建准二维泊松模型,揭示了突破传统存储速度极限的全新路径。在常规闪存中,电子需经历长距离加速才能完成电荷注入,这一过程受制于半导体材料的固有电场分布限制。而新提出的超注入机制则颠覆了既有逻辑:通过结合二维狄拉克能带结构与弹道输运特性,科研人员成功调制沟道高斯长度,使电子无需预加速即可直接实现高速注入,并突破原有的理论上限。
实验数据显示,在这一创新架构下研制的皮秒闪存器件展现出惊人的性能表现。其擦写速度达到亚1纳秒级别(400皮秒),相当于每秒可执行25亿次操作,不仅超越同技术节点下最快的易失性存储器SRAM,更使非易失存储首次在速度维度与计算需求实现匹配。
该成果标志着半导体电荷存储技术完成了从"分层架构"到"全能选手"的质变。当存储器件同时具备纳秒级速度、高密度集成和持久数据保存能力时,传统存储金字塔将被彻底重构:未来个人电脑有望消除内存与外存界限,AI大模型本地部署成为可能,云计算系统能耗可望大幅降低。据技术路线图显示,在完成3~5年内的规模集成后,该技术将具备授权产业化的条件。
这项突破不仅刷新了存储速度的世界纪录,更重要的是开辟了理论创新指导器件设计的新范式。通过重新定义电荷注入机制,科研团队为信息存储领域提供了可扩展的解决方案框架。随着技术向工程化迈进,其催生的应用场景革新或将呈现指数级增长——从实时边缘计算到超低延时通信,从智能终端升级到量子计算辅助系统,这项源自基础研究的突破正在重塑人类驾驭数据的能力边界。
(注:文中所有数据均来自公开研究成果披露)
这项技术的问世,标志着我国在存储芯片核心领域实现了从追赶者到领跑者的跨越。当理论极限被重新定义时,智能时代的底层架构革命已然开启。