【突发消息:中国可能一下子就扼杀了闪存和 DRAM】
世界最快的存储器每秒可写入 250 亿比特,比现有技术快 10000 倍
PoX 可能是解决 AI 硬件存储限制导致性能瓶颈的关键
更新时间:2025 年 4 月 17 日上午 9:29(美国东部时间)
作者:Kaif Shaikh
复旦大学的一个研究团队制造出了有报道以来最快的半导体存储设备,这是一种名为 “PoX” 的非易失性闪存存储设备,它能在 400 皮秒(0.0000000004 秒)内编程单个比特 —— 大约每秒 250 亿次操作。今日发表在《自然》杂志上的这项成果,将非易失性存储器的速度提升到了此前仅最快易失性存储器才能达到的领域,并为数据密集型 AI 硬件设定了标杆。
【突破速度极限】
传统的静态和动态随机存取存储器(SRAM、DRAM)在 1 - 10 纳秒内写入数据,但断电后数据会丢失。相比之下,闪存芯片在断电时能保留数据,但每次写入通常需要微秒到毫秒级的时间 —— 对于现代 AI 加速器来说远远不够快,后者需要实时传输参数的太字节数据。
在复旦大学集成电路与系统国家重点实验室,周鹏教授领导的研究小组通过用二维的狄拉克石墨烯取代硅通道,并利用其弹道电荷传输特性,改造了闪存物理结构。通过调整通道的 “高斯长度”,该团队实现了二维超级注入,这是一种有效无限制的电荷激增进入存储层的方式,绕过了经典的注入瓶颈。
“利用 AI 驱动的工艺优化,我们将非易失性存储器推向了理论极限,” 周告诉新华社,并补充说这一成就为未来高速闪存铺平了道路。
【眨眼间完成 10 亿次循环】
合著者刘淳森将这一突破比作从每秒写入 1000 次的 U 盘,转向在眨眼间能写入 10 亿次的芯片。此前非易失性闪存编程速度的世界纪录约为每秒 200 万次操作。
由于 PoX 是非易失性的,它在没有待机功耗的情况下保留数据,这对于下一代边缘 AI 和电池受限系统来说是一个关键特性。将超低功耗与皮秒级写入速度相结合,可以消除 AI 推理和训练硬件中长期存在的存储瓶颈,在这些硬件中,数据传输(而非算术运算)现在主导了功耗预算。
【工业和战略影响】
由于其成本和可扩展性,闪存仍然是全球半导体战略的基石。复旦大学的这一进步,据审稿人称,提供了一种 “完全原创的机制”,可能会颠覆这一格局。
如果实现大规模生产,PoX 式存储器可以消除 AI 芯片中的单独高速 SRAM 缓存,大幅削减面积和能耗。它可以实现即时开机、低功耗的笔记本电脑和手机,并支持将整个工作集保存在持久 RAM 中的数据库引擎。
该设备还可以加强中国在国内基础芯片技术领域争取领导地位的努力。该团队没有披露耐久性数据或制造良率,但石墨烯通道表明其与全球晶圆厂正在探索的现有二维材料工艺兼容。“我们的突破可以重塑存储技术,推动产业升级,并开辟新的应用场景,” 周说。
【下一步行动】
复旦大学的工程师们现在正在扩展单元架构,并进行阵列级演示。虽然尚未命名商业合作伙伴,但中国晶圆厂正在竞相将二维材料与主流 CMOS 工艺集成。
如果 PoX 取得成功,它可能会成为一类全新的超快速、超绿色存储器,满足大型语言模型加速器日益增长的需求,最终为 AI 硬件提供一种与逻辑运算保持同步的存储介质。#海外新鲜事##地球大棋局#