本报讯(见习记者张菲垭)人工智能井喷式发展下,高速非易失存储技术的发展需求愈发迫切。然而,当前主流非易失闪存的编程速度仍停留在百微秒级,难以满足先进应用的需求。近日,复旦大学周鹏教授和刘春森研究员领衔的团队在这一领域取得重大突破,成功实现了纳秒编程闪存的大规模集成,并将其微缩至8纳米极限。8月12日,相关研究成果以《二维超快闪存的规模集成工艺》为题发表在《自然-电子学》(Nature Electronics)期刊上。
团队此前的研究表明,二维半导体结构能够将闪存的编程速度提升至纳秒级,但如何实现这一技术的大规模集成仍面临巨大挑战。
这项成果中,团队从界面工程技术出发,首次在国际上实现了1KB规模的纳秒级超快闪存阵列集成验证,并证明这一技术可以扩展至亚10纳米级别。实验显示,在这一规模下,纳秒级非易失编程速度下良率高达98%,超越了国际半导体技术路线图对闪存制造的良率要求。
此外,团队还开发了一种不依赖先进光刻设备的自对准工艺,并通过原创的叠层电场设计理论,成功制造出沟道长度仅为8纳米的超快闪存器件。这一器件突破了传统硅基闪存的物理尺寸极限,具备20纳秒超快编程、10年非易失性、十万次循环寿命以及多态存储性能的显著优势。
这项研究的成功为超快闪存技术的产业化应用铺平了道路,标志着存储技术的一次重要飞跃。
该研究得到了科技部重点研发计划、基金委重要领军人才计划、上海市基础研究特区计划、上海市启明星等项目的资助,以及教育部创新平台的支持。
复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、芯片与系统前沿技术研究院刘春森和微电子学院周鹏为论文通讯作者,刘春森和博士生江勇波、曹振远为论文第一作者。