4月11日,，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi),、周鵬團(tuán)隊(duì)成員劉春森在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)清洗硅片

原標(biāo)題：我國(guó)科學(xué)家開創(chuàng)第三類存儲(chǔ)技術(shù)

2018年4月11日訊,，新華社上海４月１０日電（記者吳振東）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。這解決了國(guó)際半導(dǎo)體電荷存儲(chǔ)技術(shù)中“寫入速度”與“非易失性”難以兼得的難題,。

據(jù)了解,，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)，例如計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存,，掉電后數(shù)據(jù)會(huì)立即消失,；第二類是非易失性存儲(chǔ)，例如人們常用的Ｕ盤,，在寫入數(shù)據(jù)后無需額外能量可保存１０年,。前者可在幾納秒左右寫入數(shù)據(jù)，第二類電荷存儲(chǔ)技術(shù)需要幾微秒到幾十微秒才能把數(shù)據(jù)保存下來,。

此次研發(fā)的新型電荷存儲(chǔ)技術(shù),，既滿足了１０納秒寫入數(shù)據(jù)速度，又實(shí)現(xiàn)了按需定制（１０秒－１０年）的可調(diào)控?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)非易失特性,。這種全新特性不僅在高速內(nèi)存中可以極大降低存儲(chǔ)功耗,，同時(shí)能實(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>

這項(xiàng)研究創(chuàng)新性地選擇多重二維材料堆疊構(gòu)成了半浮柵結(jié)構(gòu)晶體管：二硫化鉬,、二硒化鎢,、二硫化鉿分別用于開關(guān)電荷輸運(yùn)和儲(chǔ)存，氮化硼作為隧穿層,，制成階梯能谷結(jié)構(gòu)的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié),。

“選擇這幾種二維材料，將充分發(fā)揮二維材料的豐富能帶特性,。一部分如同一道可隨手開關(guān)的門,，電子易進(jìn)難出；另一部分像一面密不透風(fēng)的墻,，電子難以進(jìn)出,。對(duì)‘寫入速度’與‘非易失性’的調(diào)控，就在于這兩部分的比例,?！敝荠i說。

寫入速度比目前Ｕ盤快一萬倍,，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)按照數(shù)據(jù)有效時(shí)間需求設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)……經(jīng)過測(cè)試,，研究人員發(fā)現(xiàn)這種基于全二維材料的新型異質(zhì)結(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)全新的第三類存儲(chǔ)特性。

科研人員稱,，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,，將在極低功耗高速存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)有效期自由度利用等多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,。

這項(xiàng)科學(xué)突破由復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成,，復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為唯一單位,。該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目和重點(diǎn)研究項(xiàng)目的支持。

相關(guān)新聞：指甲蓋大小的芯片或可代替超級(jí)計(jì)算機(jī),？

根據(jù)科技部官網(wǎng)消息,，日前，麻省理工學(xué)院的工程師設(shè)計(jì)了一種人造突觸,，能夠精確地控制流過它的電流強(qiáng)度,，類似于離子在神經(jīng)元之間流動(dòng)的方式，并已利用硅鍺制成人造突觸芯片,。該芯片及其突觸在模擬研究中可用于識(shí)別手寫樣本,，準(zhǔn)確率高達(dá)95%。該研究成果發(fā)表在《自然—材料》期刊上,，標(biāo)志著人類向便攜式,，低功耗神經(jīng)形態(tài)芯片邁出了重要一步。

據(jù)悉,，人腦約有一千億個(gè)神經(jīng)元,，神經(jīng)元通過100萬億突觸傳遞指令，使大腦能夠以閃電般的速度識(shí)別圖案,，完成記憶并執(zhí)行其它學(xué)習(xí)任務(wù),。新興領(lǐng)域“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算”的研究人員試圖設(shè)計(jì)出像人腦一樣工作的計(jì)算機(jī)芯片，通過模擬信號(hào)工作,，類似于神經(jīng)元,。通過這種方式，小型神經(jīng)形態(tài)芯片可以像大腦一樣有效地處理數(shù)以百萬計(jì)的并行計(jì)算,，而目前只有大型超級(jí)計(jì)算機(jī)才可能實(shí)現(xiàn),。這種便攜式人工智能方法中亟待解決的問題便是神經(jīng)突觸。

研究人員利用硅鍺制成人造突觸組成的神經(jīng)形態(tài)芯片,，每個(gè)芯片由“輸入/隱藏/輸出神經(jīng)元”組成,，每個(gè)神經(jīng)元通過基于細(xì)絲的人造突觸連接到其它“神經(jīng)元”。每個(gè)突觸約25納米,，且之間離子流的差異僅為4%,，是目前實(shí)驗(yàn)室能達(dá)到的最一致的裝置，也是演示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵,。隨后研究人員進(jìn)行人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)模擬,，識(shí)別手寫樣本，其準(zhǔn)確率達(dá)到了95%,，而現(xiàn)有軟件算法的精度為97%,。

該團(tuán)隊(duì)正在模擬基礎(chǔ)上制作真正可執(zhí)行識(shí)別手寫任務(wù)的神經(jīng)形態(tài)芯片，并期望利用其人工突觸設(shè)計(jì)制造更小型,、便攜式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算,，最終實(shí)現(xiàn)利用指甲蓋大小的芯片代替超級(jí)計(jì)算機(jī),。