北京大學(xué)電子學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，其研發(fā)的“納米柵超低功耗鐵電晶體管”為后摩爾時(shí)代芯片技術(shù)開辟了新路徑。這項(xiàng)成果通過創(chuàng)新器件結(jié)構(gòu)與物理機(jī)制，成功將鐵電存儲(chǔ)器的能耗降至國際領(lǐng)先水平，相關(guān)研究論文已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《科學(xué)·進(jìn)展》。

鐵電晶體管作為新型非易失性存儲(chǔ)器的核心器件，憑借鐵電材料的極化特性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，被視為突破“存儲(chǔ)墻”瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)鐵電存儲(chǔ)器受限于工作電壓高、物理尺寸大等問題，難以滿足人工智能芯片對高能效的需求。邱晨光-彭練矛團(tuán)隊(duì)通過引入納米柵極電場匯聚增強(qiáng)效應(yīng)，首次研制出可在0.6伏超低電壓下運(yùn)行的鐵電晶體管，單位面積能耗僅0.45飛焦耳每平方微米，較現(xiàn)有技術(shù)降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將器件物理柵長壓縮至1納米極限，創(chuàng)造了全球尺寸最小、功耗最低的鐵電晶體管紀(jì)錄。這種亞納米級(jí)器件不僅為構(gòu)建高性能芯片提供了新物理機(jī)制，其獨(dú)特的納米柵極設(shè)計(jì)更具有普適性——通過調(diào)控電場分布，可適配多種鐵電材料體系，為后續(xù)技術(shù)迭代奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該器件在保持非易失性存儲(chǔ)特性的同時(shí)，開關(guān)速度達(dá)到納秒級(jí)，滿足人工智能計(jì)算對高速數(shù)據(jù)存取的要求。

技術(shù)轉(zhuǎn)化方面，研究團(tuán)隊(duì)已圍繞該成果布局專利體系，形成覆蓋器件結(jié)構(gòu)、制造工藝的完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)網(wǎng)。其中三項(xiàng)中國專利（編號(hào)：202511671105.4 / 202511672017.6 / 202511674034.3）重點(diǎn)保護(hù)了納米柵極設(shè)計(jì)與兼容現(xiàn)有CMOS工藝的關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用掃清障礙。據(jù)透露，通過原子層沉積等標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝，該技術(shù)有望快速實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，開發(fā)出與現(xiàn)有NAND閃存架構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)芯片兼容的超低功耗存儲(chǔ)解決方案。

這項(xiàng)突破標(biāo)志著我國在新型存儲(chǔ)器領(lǐng)域取得重要自主權(quán)，為人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)提供了核心器件支撐。隨著技術(shù)成熟度提升，基于納米柵鐵電晶體管的芯片有望在數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算等場景實(shí)現(xiàn)能效比質(zhì)的飛躍，助力我國突破國外技術(shù)封鎖，構(gòu)建自主可控的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。