北京大學(xué)電子學(xué)院邱晨光-彭練矛團(tuán)隊(duì)在非易失性存儲(chǔ)器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大技術(shù)突破，首次提出“納米柵超低功耗鐵電晶體管”創(chuàng)新架構(gòu)，成功攻克超低電壓下數(shù)據(jù)高效存儲(chǔ)難題。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《科學(xué)·進(jìn)展》，為后摩爾時(shí)代芯片技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟新路徑。

鐵電晶體管作為新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的核心器件，通過(guò)鐵電材料的極化特性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，被視為破解“存儲(chǔ)墻”困境和推動(dòng)人工智能底層架構(gòu)革新的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)鐵電存儲(chǔ)器件存在工作電壓高、物理尺寸受限等瓶頸，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與材料優(yōu)化，成功突破技術(shù)壁壘。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性引入納米柵極電場(chǎng)匯聚增強(qiáng)效應(yīng)，將器件物理柵長(zhǎng)壓縮至1納米極限，研制出可在0.6伏超低電壓下穩(wěn)定工作的鐵電晶體管。經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，該器件能耗指標(biāo)達(dá)0.45飛焦/微米，較現(xiàn)有技術(shù)降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，成為國(guó)際上尺寸最小、功耗最低的鐵電存儲(chǔ)器件。這項(xiàng)突破為構(gòu)建亞1納米節(jié)點(diǎn)高性能芯片和下一代高算力AI芯片提供了全新物理機(jī)制解決方案。

技術(shù)原理層面，納米柵極電場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)通過(guò)優(yōu)化電場(chǎng)分布，顯著提升了鐵電材料的極化響應(yīng)效率。該設(shè)計(jì)策略具有普適性，可擴(kuò)展至多種鐵電材料體系，為不同應(yīng)用場(chǎng)景的器件開(kāi)發(fā)提供理論支撐。研究團(tuán)隊(duì)已通過(guò)原子層沉積等標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝驗(yàn)證技術(shù)可行性，為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

在知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局方面，研究團(tuán)隊(duì)圍繞核心技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)建了完整的專(zhuān)利體系，已申請(qǐng)涵蓋NAND結(jié)構(gòu)兼容與嵌入式SOC架構(gòu)的專(zhuān)利組合，獲得三項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)（專(zhuān)利號(hào)：202511671105.4 / 202511672017.6 / 202511674034.3）。這項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)將助力我國(guó)在新興存儲(chǔ)領(lǐng)域突破國(guó)際技術(shù)封鎖，形成產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。