近日，復旦大學微電子學院教授張衛(wèi)、周鵬團隊實現(xiàn)了具有顛覆性的二維半導體準非易失存儲原型器件，開創(chuàng)了第三類存儲技術，寫入速度比目前U盤快一萬倍，數(shù)據(jù)存儲時間也可自行決定。

際半導體電荷存儲技術中，“寫入速度”與“非易失性”兩種性能一直難以兼得。記者日前從復旦大學微電子學院獲悉，該校張衛(wèi)、周鵬教授團隊研發(fā)出具有顛覆性的二維半導體準非易失性存儲原型器件，開創(chuàng)了第三類存儲技術，不僅可以實現(xiàn)“內(nèi)存級”的數(shù)據(jù)讀寫速度，還可以按需定制存儲器的數(shù)據(jù)存儲周期。

據(jù)張衛(wèi)介紹，目前半導體電荷存儲技術主要有兩類，第一類是易失性存儲，如計算機內(nèi)存，數(shù)據(jù)寫入僅需幾納秒左右，但掉電后數(shù)據(jù)會立即消失；第二類是非易失性存儲，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技術，該團隊創(chuàng)新性地選擇了多重二維半導體材料，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的門，電子易進難出，用于控制電荷輸送；氮化硼作為絕緣層，像是一面密不透風的墻，使得電子難以進出；而二硫化鉿作為存儲層，用以保存數(shù)據(jù)。周鵬說，只要調(diào)節(jié)“門”和“墻”的比例，就可以實現(xiàn)對“寫入速度”和“非易失性”的調(diào)控。

此次研發(fā)的第三代電荷存儲技術，寫入速度比目前U盤快1萬倍，數(shù)據(jù)刷新時間是內(nèi)存技術的156倍，并且擁有卓越的調(diào)控性，可以實現(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)存的存儲功耗，同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效期截止后自然消失，在特殊應用場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別晶體，這對集成電路器件進一步微縮并提高集成度、穩(wěn)定性以及開發(fā)新型存儲器都有著巨大潛力，是降低存儲器功耗和提高集成度的嶄新途徑。基于二維半導體的準非易失性存儲器可在大尺度合成技術基礎上實現(xiàn)高密度集成，為未來的新型計算機奠定基礎。