刘春森

当人类最快的电子存储速度被“破晓”突破，存储器的密度极限又在哪里？团队将目光投向了电荷存储的理论极限 – 电子。作为不可分割的基本粒子，电子在理论上是构筑最小数据单元的终极载体，这也被称作“单电子存储”。然而，由于其深涉基本粒子的量子行为，科学界一度将其视为“理论上可行、实验中无法观测”的空中楼阁。

当前，AI 硬件中的大部分能耗都消耗在数据传输而非消耗在数据处理上。而本次研究团队彻底重构了闪存的结构，他们并没有使用传统的硅材料，而是采用了二维狄拉克石墨烯，这种材料能让电荷快速地自由移动。研究中，他们通过调整存储器通道的高斯长度，提出一种名为二维增强型热载流子注入的机制。这使得电荷能以极快速度毫无限制地流入到存储器的存储层，从而能够有效规避传统存储器所面临的速度限制。

本研究旨在比较硅基MOSFET和基于二维材料的MOSFET技术之间的差异，并探索如何解决二维材料在大规模集成电路中的应用难题。通过从通道工程、接触工程和介质工程三个角度对器件工程进行分析，研究团队致力于找到适用于二维材料的性能优化途径，并提出了相应的解决方案。这些方案不仅可以克服硅基器件在超过亚10纳米尺度时面临的限制，还为二维材料在未来先进技术节点上的应用提供了可能性。