近日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi)、周鵬團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了具有顛覆性的二維半導(dǎo)體準(zhǔn)非易失存儲(chǔ)原型器件，開創(chuàng)了第三類存儲(chǔ)技術(shù)，寫入速度比目前U盤快一萬倍，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間也可自行決定。

際半導(dǎo)體電荷存儲(chǔ)技術(shù)中，“寫入速度”與“非易失性”兩種性能一直難以兼得。記者日前從復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院獲悉，該校張衛(wèi)、周鵬教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出具有顛覆性的二維半導(dǎo)體準(zhǔn)非易失性存儲(chǔ)原型器件，開創(chuàng)了第三類存儲(chǔ)技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)“內(nèi)存級(jí)”的數(shù)據(jù)讀寫速度，還可以按需定制存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期。

據(jù)張衛(wèi)介紹，目前半導(dǎo)體電荷存儲(chǔ)技術(shù)主要有兩類，第一類是易失性存儲(chǔ)，如計(jì)算機(jī)內(nèi)存，數(shù)據(jù)寫入僅需幾納秒左右，但掉電后數(shù)據(jù)會(huì)立即消失；第二類是非易失性存儲(chǔ)，如U盤，數(shù)據(jù)寫入需要幾微秒到幾十微秒，但無需額外能量可保存10年左右。

為了研發(fā)出兩種性能可兼得的新型電荷存儲(chǔ)技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地選擇了多重二維半導(dǎo)體材料，堆疊構(gòu)成了半浮柵結(jié)構(gòu)晶體管：二氧化鉬和二硒化鎢像是一道隨手可關(guān)的門，電子易進(jìn)難出，用于控制電荷輸送；氮化硼作為絕緣層，像是一面密不透風(fēng)的墻，使得電子難以進(jìn)出；而二硫化鉿作為存儲(chǔ)層，用以保存數(shù)據(jù)。周鵬說，只要調(diào)節(jié)“門”和“墻”的比例，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“寫入速度”和“非易失性”的調(diào)控。

此次研發(fā)的第三代電荷存儲(chǔ)技術(shù)，寫入速度比目前U盤快1萬倍，數(shù)據(jù)刷新時(shí)間是內(nèi)存技術(shù)的156倍，并且擁有卓越的調(diào)控性，可以實(shí)現(xiàn)按需“裁剪”數(shù)據(jù)10秒至10年的保存周期。這種全新特性不僅可以極大降低高速內(nèi)存的存儲(chǔ)功耗，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效期截止后自然消失，在特殊應(yīng)用場(chǎng)景解決了保密性和傳輸?shù)拿堋?/p>

最重要的是，二維材料可以獲得單層的具有完美界面特性的原子級(jí)別晶體，這對(duì)集成電路器件進(jìn)一步微縮并提高集成度、穩(wěn)定性以及開發(fā)新型存儲(chǔ)器都有著巨大潛力，是降低存儲(chǔ)器功耗和提高集成度的嶄新途徑。基于二維半導(dǎo)體的準(zhǔn)非易失性存儲(chǔ)器可在大尺度合成技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高密度集成，為未來的新型計(jì)算機(jī)奠定基礎(chǔ)。