复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏‑刘春森研究团队今日在《科学》（Science）杂志上发布了一项里程碑式成果。
他们发明的 “量子闪存”（Quantum Flash） 技术，通过构建共面漏极‑沟道‑源极“归壹”结构，首次在室温（27℃）下清晰观测到单电子的非易失性存储行为。
这一突破不仅颠覆了“单电子存储无法实现”的传统认知，开创了单电子量子存储的新理论框架，更为AI时代算力革命奠定了关键理论基础。
在AI算力竞争中，存储芯片如同赛车的“油箱”与“引擎”——既需以极低延迟供给海量数据（高速、低功耗），又须在断电后长久保留数据（大容量、非易失）。要提升AI算力上限，必须突破传统存储器的速度与功耗桎梏。
漏极‑沟道‑源极“归壹”结构
去年4月，该团队已在《自然》（Nature）上提出 “破晓（PoX）”器件，实现世界最快的400皮秒超高速非易失存储，解决了自1967年浮栅晶体管发明以来“高速”与“非易失”难以兼得的基础难题。
当存储速度被“破晓”推至极限，密度的边界又在哪里？团队将目标锁定在电荷存储的理论极值——单个电子。作为不可分割的基本粒子，电子是构成最小数据单元的终极载体，即“单电子存储”。
然而，由于涉及量子行为，这一构想长期被视为“理论上可行、实验中无法观测”的难题。若将存储器件比作“蓄水池”，电子便是一滴“水”。根据海森堡不确定性原理，电子被约束在越小空间，能量波动越剧烈，量子效应愈发显著。
上世纪90年代，科学家曾尝试观测单电子存储，但单个电子仅能引发数十毫伏电压变化，且状态在不足5秒内便消失殆尽。
面对这一困境，团队从量子力学基本原理出发，重新审视单电子操控的边界，借助二维半导体原子级厚度的天然“囚禁”特性，独创自对准平面裁剪方案，成功构建出共面“归壹”结构。
实验结果显示，仅注入单个电子，存储窗口即达 0.5 伏特，且在室温下保持稳定。与1997年《科学》杂志报道的硅基单电子存储（55 mV、维持5秒）相比，此次成果将室温下单电子量子态信号放大了近一个数量级，并实现了真正的非易失性。该研究将电荷存储的信息密度推至理论极限——“一电子一比特”，为面向人工通用智能（AGI）的高密度存储器研发提供了全新技术路径。
人工智能的竞争，本质上是算力效率的竞争，而算力效率的瓶颈往往不在算力本身，而在于数据搬运的速度与能耗。二维闪存的战略价值，不仅在于单项指标的突破，更在于它赋予AI算力系统 “存储即计算” 的全新可能——数据就地存放、近乎零延迟调用、断电不丢失。
这将从根本上重塑现有AI芯片“高速缓存+慢速硬盘”的分层架构，大幅降低因数据迁移造成的算力损耗与能源浪费，为中国AI产业构筑底层能效壁垒。
这一突破意味着，未来手机、电脑、服务器有望搭载超高速、超大容量、非易失的存储芯片，支持在本地运行更大参数的AI模型，且功耗更低。
随着存储性能提升，终端AI助手的响应速度将更快、上下文记忆更长，无需反复解释历史对话，能像真正的智能体一样记住久远前的交流。当存储速度与计算速度匹配，算力将不再被存储“拖后腿”。
接下来他们将加快产业化进程，计划在1至3年内实现产品落地。
在全球存储紧缺状态下，TrendForce最新报告显示，智能汽车正在成为存储芯片的消耗大户。一辆高端智能汽车的 DRAM 需求可达100 GB以上，NAND闪存需求最高达1.5 TB。
以特斯拉为例，HW 4.0搭载32 GB DRAM，AI 4+升级到64 GB，预计2027年量产的AI5芯片DRAM容量将高达192 GB。仅自动驾驶一项就对存储提出极高要求。
奔驰MBUX信息娱乐系统配备24 GB DRAM，MB.OS运行本地AI大模型也需要4～12 GB。加上各类电子控制单元的4～8 GB，一辆现代智能汽车的DRAM总量至少40 GB起步。
美光预测L4级自动驾驶汽车DRAM需求将超过300 GB。NAND方面，特斯拉单车搭载约500 GB，奔驰更高达1～1.5 TB，主要用于OTA升级冗余存储和自动驾驶图像数据。
OTA系统每次常规升级需1～2 GB，重大版本超过10 GB。同时自动驾驶图像数据需要100～300 GB存储空间。汽车行业正在成为继PC和服务器之后的新存储需求大户。
存储芯片短缺和涨价已影响苹果手机、PC等多个行业。TrendForce指出随着智能汽车向L4自动驾驶演进，汽车存储需求还将进一步增长，AI5等芯片将推动单车DRAM突破200 GB。
不过内存厂商确实赚翻了，美光科技（Micron） 宣布已与高通、伟世通、哈曼、JOYNEXT、电装、Astemo、现代摩比斯七家全球顶级汽车一级供应商签署长期供货协议。
随着汽车向软件定义架构转型，高级驾驶辅助系统（ADAS）、智能座舱和车载计算平台对存储芯片的消耗规模正逼近数据中心，美光CEO桑杰·梅赫罗特拉指出，具备L2+或更高级别自动驾驶能力的车辆，其所需的内存和存储容量是传统标准汽车的五倍以上。
美光推出的战略客户协议（SCA）采用“照单全付”模式，设定了供应承诺和定价条款，公司累计已签署16份战略客户协议，覆盖约20% DRAM产能和三分之一NAND产能，预计锁定超千亿美元保底收入。
市场研究机构TrendForce预计，车规级SLC NAND闪存价格2026年下半年将大幅上涨120%‑170%，全球存储巨头正展开激烈角逐。
团队计划在1至3年内实现产品落地，届时存储产业将迈入单电子时代。更多前沿技术趋势与产业解读，欢迎访问云栈社区深入交流。
发表于 19 小时前
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