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基于二维材料的浮栅型存算一体器件
资料介绍
一、研究背景与意义
随着人工智能与大数据技术的快速发展，传统冯·诺依曼架构中存储单元与计算单元分离的设计瓶颈逐渐凸显：数据在存储与计算单元之间的频繁传输产生了大量功耗延迟，无法满足高并行度低能耗计算任务的需求。存算一体架构将存储与计算功能融合在同一器件单元中，从架构层面消除了冯·诺依曼瓶颈，成为新一代计算技术的核心研究方向。
浮栅型结构是主流非易失性存储技术的经典结构，具备数据保持能力强、擦写次数高、工艺兼容性好等优势，是实现存算一体功能的理想载体。传统浮栅器件多采用硅基材料制备，随着器件尺寸不断缩小，硅基材料面临严重的短沟道效应与量子隧穿泄漏问题，器件稳定性与功耗性能难以持续优化。二维材料具备原子级厚度、优异的电学调控性、低界面散射等特性，能够从材料层面突破传统硅基器件的物理极限，为高性能浮栅型存算一体器件的开发提供了新的可能。
二、浮栅型存算一体器件的基本原理
2.1 浮栅存储的基本工作机制
浮栅型器件的核心结构由源极、漏极、沟道、隧穿氧化层、浮栅、阻挡氧化层与控制栅极构成，其存储功能依赖浮栅对电荷的捕获与释放实现：编程操作中，通过沟道热电子注入或者Fowler-Nordheim隧穿，将电荷注入到浮栅中，被绝缘层包围的浮栅能够长期锁住注入的电荷，不同的电荷数量对应不同的器件阈值电压，从而实现不同数据态的非易失存储；擦除操作则通过反向偏压将浮栅中的电荷抽出，使阈值电压回到初始状态。
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| 基于二维材料的浮栅型存算一体器件.docx | 18K |
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