
上海复旦大学搞出了个二维闪存芯片。室温下,单个电子就能存一个比特。 数据处理能耗直接断崖式下降,大到离谱的AI模型,以后手机本地就能跑。
先摊开物理账本。 现在手机电脑的闪存,存一个比特,背后是成千上万个电子扎堆。不是不想省,是热噪声太凶。电子的无规则热运动随时可能把“0”和“1”抹平。 只能用大量电子堆出高势垒,硬扛噪声。每一次读写,都像指挥千军万马搬家,能量白白烧掉。
复旦这次换了个战场。 不是用硅,是用石墨烯二维材料搭异质结。石墨烯导电好,电子在里面像跑高速。但团队要的不是快,是囚禁。他们在二维界面上造了个极小的电荷陷阱,小到一次只能关住一个电子。
核心靠库仑阻塞效应:量子点小到一定尺度,多塞进一个电子,内部的静电排斥就会猛涨,主动堵住下一个电子的路。这就是一个天然的单电子开关。进去一个电子,电导跳变,记作“1”;没进,就是“0”。 室温下单电子晶体管的概念提了三四十年,可之前绝大多数实验都要在极低温下挣扎。因为热扰动一起,那点儿微弱的能量差就被抹平了。
复旦团队不仅把室温单电子囚禁、读出来了,还直接把它做成了闪存结构。 闪存和内存不一样,电一断,数据还在。单电子一旦掉进陷阱,就被牢牢摁住,不需要持续供电维持状态。非易失性存储的能耗,被推到了物理理论上的极限。

▲ 3D渲染的石墨烯结构(代表性图像)。Getty Images
为什么是中国,为什么是石墨烯? 中国在石墨烯科研和量产上,长年全球第一梯队。常州、重庆、宁波、青岛,石墨烯薄膜和粉体产线早就跑通了。当国外还在纠结石墨烯怎么替硅时,我们已经在用二维材料定义全新的器件物理。这不是凭空冒出来的点子,是二维半导体、量子输运、微纳加工长期投入换来的回报。
更关键的是换道。 存储芯片一直是我们被卡得最死的环节之一,DRAM和NAND的专利、工艺壁垒高得吓人。可历史证明,颠覆从不发生在旧路上修修补补时,而发生在物理极限撞墙的那一刻。 台积电、三星在3纳米、2纳米节点上为漏电、散热挠头时,另一种解法浮出水面:别用一群电子了,直接拿单个电子定义比特。这才是基础物理层面的换道超车。
这就跟手机跑大模型直接串起来了。 今天哪怕量化压缩过的端侧大模型,一跑起来内存吃紧,电量肉眼可见往下掉。祸根在“存储墙”——计算单元和存储单元之间频繁搬数据,搬一次烧一次电。 如果写入和读出能耗降到单电子量级,存算一体就有了真正的物理底座。想象一下,手机闪存里每个比特只由一个电子标记,训练好的模型参数安安静静躺在里面,做推理几乎不费电。实时翻译、语音助手、图像生成,全在端侧完成,隐私不出机。这对已经重注端侧大模型的华为、小米、荣耀等厂商,是一个不能再理想的基础研究支撑。
当然,这是前沿突破,离流片量产还有万水千山。室温下单电子的可靠操作、阵列均匀性、器件寿命、和现有CMOS产线的兼容性,每一道坎都不好过。但方向一旦跑通,后续速度经常超出想象。 这次人类对电子的操控,真从集团军作战推进到了单兵操典,并且第一枪是从中国实验室打出去的。从单电子存储开始,手机、穿戴设备、物联网节点的续航和智能,将全部被重写。
— 感谢阅读 · 欢迎点赞关注 · 科学剃刀 —炒股配资股票配资
辉煌优配配资提示:文章来自网络,不代表本站观点。