四川
手机、电脑存储可能要革命了！复旦大学团队4月16日在顶刊《自然》发表颠覆性研究——他们发明的"破晓"闪存技术将存储速度提升至400皮秒，相当于每秒执行25亿次操作，比传统闪存还快25万倍，直接把全球所有半导体存储器的速度纪录踩在了脚下！
更惊人的是，这一突破让非易失性存储首次超越了同等尺寸下的易失性存储，未来电脑可能不再需要区分内存和硬盘，AI大模型也有望实现本地部署。这是中国科学家在芯片底层物理机制上的重大创新，有望为我国在存储技术领域实现弯道超车提供"底气"。
然而就在10年前，人们还普遍认为闪存速度存在不可逾越的理论上限，谁能想到今天闪存就跑进了亚纳秒大关？
存储的金字塔困局
在我们的电脑中，存储系统宛如一座金字塔。顶层是闪闪发光的SRAM和DRAM，它们速度飞快（纳秒级），但价格昂贵，容量有限，最要命的是——断电后数据全部消失。
底层则是价格便宜、容量大的闪存，断电后数据可保存10年以上，但速度慢得像蜗牛，通常需要百微秒才能完成一次操作，简直就是老牛拉破车。
这种尴尬局面导致现代计算机必须采用分层存储架构：用闪存（如SSD硬盘）存储大量数据，运行程序时再将数据加载到RAM内存中。这就像厨师做菜，食材放在冰箱（闪存），做饭时要先拿到案板（内存）上。这个"搬运"过程极其耗电，对于大型AI模型更是致命瓶颈。
为什么闪存天生就"慢"呢？这就要从它的工作原理说起了。
电子"蹒跚学步"vs"一步到位"
传统闪存像个微型足球场，电子从源极出发，沿着沟道"跑"向漏极。为了存储数据，我们需要按下栅极这个"开关"，将电子拽入浮栅存储层。
过去提高闪存速度的思路是：让电子先在跑道上助跑加速，等能量够高再按下开关。问题在于，传统硅材料中电子的"助跑"效率极低：一来助跑距离太长；二来电子容易被散射减速；三来存在注入极值点（再怎么加速也白搭）。这就好比教婴儿走路，蹒跚学步慢得令人发指。
复旦大学周鹏-刘春森团队别出心裁，他们构建了准二维泊松模型，从理论上预测了一种全新机制——二维增强热载流子注入(2D-HCI)。
在这种机制下，石墨烯的二维狄拉克能带结构和长达微米级的平均自由程，赋予了电子"天生神力"。电子无需"助跑"就能直接高速起步，更不受注入极值点限制，宛如婴儿一出生就能飞奔。通过调制二维沟道的高斯长度，团队成功实现了沟道电荷向浮栅的超注入。
十年磨一剑，三度登顶《自然》系列
这个速度突破绝非一蹴而就。刘春森团队潜心研究闪存技术整整十年，从2018年在《自然·纳米技术》上发表首个成果开始，已经三度登顶《自然》系列期刊了。
"如果仅靠换材料碰运气，很难做出颠覆性成果。我们必须从底层物理机制创新。"刘春森说，他现在仍然经常翻阅1967年浮栅晶体管发明者的原始论文，寻找创新灵感。
团队不仅追求理论突破，还积极推动应用转化。目前他们已成功研制出集成"破晓"技术的Kb级芯片，计划3-5年内将其扩展至数十兆，并授权企业产业化。
一场革命正在破晓
这项突破将如何改变我们的生活呢？未来的电脑设备，将不再有内存和硬盘之分，所有数据都存储在统一的超高速非易失性存储器中，开机秒开？程序秒启？那都是基本操作！运行大型AI模型也根本无需等待，能耗大幅降低，甚至直接在手机里部署。
对于移动设备，意味着更长的电池续航；对于数据中心，则是能耗和成本的大幅下降；对于边缘计算设备，将带来前所未有的智能化可能。
一位业内专家评价说：这是存储技术领域真正的日出时刻。复旦团队的“破晓”技术可能会重写计算机体系结构的教科书。
在芯片制造领域西方技术封锁的背景下，中国科学家在芯片底层物理机制上的原创突破，无疑为中国在存储技术领域实现弯道超车提供了关键支撑。
“破晓”已至，一个全新的存储时代，或许正拉开序幕！
参考文献：
Xiang, Y., Wang, C., Liu, C. et al. Subnanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot-carrier injection. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08839-w
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