在国际半导体电荷存储技术中，写入速度和非易失性两种性能一直难以兼得。记者近日从复旦大学微电子学院获悉，张伟、周鹏教授团队开发了颠覆性的二维半导体非易失性存储原型设备，开发了第三类存储技术，既能实现内存级的数据读写速度，又能根据需要定制存储器的数据存储周期。
据张伟介绍，目前半导体电荷存储技术主要有两种，第一种是易失性存储，如计算机内存，数据写入只需几纳秒，但数据会立即消失；第二类是非易失性存储，如U盘，数据写入需要几微秒到几十微秒，但不需要额外的能量可以保存10年左右。
为了开发两种性能兼备的新型电荷存储技术，团队创新性地选择了多种二维半导体材料，堆叠形成了半浮栅结构晶体管:二氧化钼和二硒化钨就像一扇可以轻松关闭的门，电子容易进出，用于控制电荷输送；氮化硼作为绝缘层，就像一堵密闭的墙，使得电子很难进出；二硫化钛作为存储层，用于存储数据。周鹏表示，只要调整门和墙的比例，就可以实现写入速度和非易失性的调节。
第三代电荷存储技术的写入速度比写入速度比目前的U盘快1万倍，数据刷新时间是内存技术的156倍，调控性极佳，可实现按需切割数据10秒至10年的保存周期。这一新特性不仅可以大大降低高速内存的存储功耗，还可以在数据有效期截止日期后自然消失，解决特殊应用场景中的保密性和传输矛盾。
最重要的是，二维材料可以获得具有完美界面特性的单层原子级晶体，这对集成电路器件进一步微缩、提高集成度、稳定性和开发新内存具有巨大潜力，是降低内存功耗、提高集成度的新途径。基于二维半导体的准非易失性内存可以在大规模合成技术的基础上实现高密度集成，为未来的新计算机奠定基础。
