复旦研发新型存储技术近日，复旦大学微电子学院教授周鹏团队在新型存储技术领域取得重要突破，成功研发出基于二维半导体材料的阻变存储器，这一成果不仅解决了传统存储技术面临的漏电、功耗高等关键问题，还为下一代低功耗、高密度存储芯片的发展提供了全新解决方案，相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《自然·纳米技术》。
当前，主流存储技术如DRAM和NAND闪存已逐渐接近物理极限，DRAM虽然读写速度快，但需要持续供电才能维持数据，存在“易失性”问题；NAND闪存虽为非易失性存储，但随着制程工艺缩小，电荷泄漏和数据保持能力下降等问题日益突出，周鹏团队聚焦的阻变存储器，通过材料电阻态的变化实现数据存储，具有结构简单、读写速度快、非易失性等优势，但传统阻变材料存在开关电压不稳定、器件均匀性差等瓶颈。
此次研发的核心突破在于采用了二维半导体材料二硫化钼（MoS2）作为阻变层，与传统三维材料相比，二维材料具有原子级厚度、界面清洁、无晶界等特性，能有效控制导电通道的形成与断裂，团队通过精确调控MoS2的层数和界面结构，实现了器件开关电压的精准控制（误差小于5%），并通过引入“界面工程”策略，将器件的擦写次数提升至10^12次以上，数据保持时间超过10年,远超现有国际报道水平。
在性能测试中，该新型存储器展现出卓越的综合表现：单器件工作功耗仅为0.1pJ（皮焦），比现有低功耗存储技术降低两个数量级；读写速度达到10纳秒级别，接近DRAM水平；存储密度方面，由于二维材料的超薄特性，未来有望实现每平方英寸100太比特（Tb）以上的存储密度，相当于当前主流NAND闪存的10倍，该器件在-40℃至85℃的宽温范围内保持稳定工作,可满足工业级和汽车级应用需求。
为验证技术的产业化潜力，团队与中芯国际合作，采用28纳米CMOS工艺完成了原型芯片的流片测试，结果显示，芯片良率超过95%，读写功能正常，初步验证了与现有半导体制造工艺的兼容性，周鹏教授表示：“这项技术解决了阻变存储器长期存在的均匀性和可靠性难题，为‘后摩尔时代’的存储技术发展开辟了新路径。”
从应用场景看，该技术有望在多个领域引发变革，在数据中心，其低功耗特性可大幅降低服务器能耗；在物联网设备中，高密度存储能支持更复杂的数据处理；在人工智能领域，高速读写能力可满足神经网络模型的实时训练需求，该技术还可与存算一体化架构结合，突破传统“冯·诺依曼架构”的存储墙限制,提升计算效率。
技术对比方面,下表展示了新型存储器与传统存储技术的性能差异：
| 性能指标 | 二维MoS2阻变存储器 | 传统NAND闪存 | DRAM |
|---|---|---|---|
| 工作功耗 | 1pJ | 10pJ | 100pJ |
| 读写速度 | 10ns | 100μs | 10ns |
| 擦写次数 | >10^12次 | 10^3-10^5次 | >10^15次 |
| 数据保持时间 | >10年 | 10年 | <1秒（需刷新） |
| 存储密度 | 100Tb/in² | 10Tb/in² | 5Tb/in² |
| 工作温度范围 | -40℃~85℃ | -40℃~85℃ | 0℃~70℃ |
尽管前景广阔，该技术仍面临挑战，周鹏团队指出，二维材料的规模化制备和成本控制是产业化的关键难点，目前实验室已实现4英寸晶圆的均匀生长，下一步将攻关8英寸晶圆工艺,存储阵列的交叉串扰问题也需要进一步优化。
业内专家认为，复旦大学的这项研究代表了阻变存储器领域的最高水平之一，其创新的材料设计和界面调控策略对新型半导体器件研发具有重要启示，随着技术不断成熟，预计5-10年内可实现商业化应用,推动存储产业进入新的发展阶段。
相关问答FAQs
Q1：这种新型存储技术何时能投入实际应用？
A1：目前技术已通过实验室验证和28nm工艺流片，预计3-5年内完成可靠性优化和工艺迭代，5-10年可实现规模化商用，初期将聚焦于高附加值领域，如工业控制和高端消费电子,逐步向通用存储市场拓展。
Q2：与传统存储技术相比，该技术的成本优势如何？
A2：虽然二维材料制备目前成本较高，但随着技术成熟和规模化生产，材料成本有望显著下降，据团队测算，若实现8英寸晶圆量产，单器件成本可控制在现有NAND闪存的1.5倍以内，而其性能优势（如低功耗、高密度）将带来更高的综合性价比。
