本报(见习记者张菲)人工智能时代存储速度的最新极限在哪里?复旦大学周鹏和刘春森团队于北京时间4月16日晚在《自然》上发布了最新成果。团队开发的“破晓”花了10年时间(PoX)“皮秒闪存器件是人类目前掌握的最快半导体电荷存储器件,具有亚1纳秒(400皮秒)的擦写速度,将重新定义当前存储系统的边界。
“相当于一眨眼的功夫,已经工作了10亿个非常闪存,也就是说,在12厘米的光线下,成千上万的电子已经储存完毕。”周鹏说。
从古代结绳记事到现在先进的电子存储系统,文明的越迁必然会产生大量的数据,人类对信息存储速度的追求从未停止。
目前速度最快的存储器都是易失性存储器,虽然速度快,但断电后内容丢失,难以应用于低功耗场景。相比之下,以闪存为代表的非易失性存储器功耗极低,但不能满足AI计算对数据高速存取的需求。
打破游戏的方法在于一个关键的基础科学问题:数据的非易失存取速度极限。
从2015年开始,周鹏和刘春森的团队开始使用二维材料进行闪存,以提高他们的访问速度。十年后的今天,他们给出了超越极限的“黎明”皮秒闪存器件的答案。
通过突破原有的理论框架,团队构建了一个准二维高斯模型,理论上预测了电荷过注现象,这是“破晓”皮秒闪存器件的理论基础。过注有什么特别之处?它突破了传统注入规则的注入极限点,实现了无限注入。“以爬楼梯为例。传统的注入是用脚行走的。由于整体力的限制,速度极限是存在的,而过注是坐火箭上楼,不会有限制,速度会提高。”刘春森解释说。
闪存作为性价比最高、应用最广泛的存储器,一直是国际科技巨头技术布局的基石。团队开发的“破晓”皮秒闪存器件触及信息存储速度极限,帮助AI大模型快速运行。二维超注射机制也将非易失存储速度提升到理论极限。这种高速闪存技术有望改变全球存储系统格局,推动产业升级,催生新的应用领域,为中国在相关行业实现技术领先提供有力支撑。
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