在追求低功耗電子設(shè)備的道路上，科研人員正不斷取得令人矚目的進(jìn)展。北京大學(xué)電子學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近日宣布，他們成功開(kāi)發(fā)出一種革命性的“納米柵超低功耗鐵電晶體管”，這一成果有望徹底改變芯片行業(yè)的能耗現(xiàn)狀，為未來(lái)電子設(shè)備帶來(lái)前所未有的續(xù)航能力。

傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)中，存儲(chǔ)與計(jì)算功能的分離導(dǎo)致數(shù)據(jù)在兩者間頻繁傳輸，這一過(guò)程不僅耗時(shí)，更消耗大量電能。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人形象地比喻道：“這就像廚師做飯時(shí)，每次加調(diào)料都要跑回倉(cāng)庫(kù)取，既浪費(fèi)時(shí)間又消耗體力。”而他們研發(fā)的新型鐵電晶體管則實(shí)現(xiàn)了“存算一體”，即同時(shí)具備存儲(chǔ)和計(jì)算功能，即使斷電也能保留數(shù)據(jù)，從根本上解決了這一難題。

該技術(shù)的核心突破在于將晶體管的柵極尺寸縮小至驚人的1納米級(jí)別。要知道，一根人類頭發(fā)的直徑約為8萬(wàn)至10萬(wàn)納米，這種原子級(jí)的精密制造工藝堪稱奇跡。通過(guò)這種極致微小的結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了一個(gè)高效的“電場(chǎng)探針”，能夠?qū)㈦妶?chǎng)能量高度集中于針尖位置。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這種新型晶體管僅需0.6伏的微小電壓即可工作，比當(dāng)前主流芯片的0.7伏更低。更令人驚嘆的是，其開(kāi)關(guān)能耗比國(guó)際同類產(chǎn)品降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，電壓效率更是突破了鐵電材料的理論極限，達(dá)到125%的驚人水平。研究團(tuán)隊(duì)成員解釋說(shuō)：“這就像用一根極細(xì)的針，將力量集中于一點(diǎn)，輕松撬動(dòng)了原本需要大力氣才能移動(dòng)的重物。”

這項(xiàng)突破性技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。從智能手機(jī)到可穿戴設(shè)備，從自動(dòng)駕駛系統(tǒng)到云端服務(wù)器，所有依賴芯片的電子設(shè)備都將因此受益。特別是對(duì)于當(dāng)前蓬勃發(fā)展的人工智能領(lǐng)域，這一成果堪稱及時(shí)雨。眾所周知，大型AI模型和芯片都是耗電大戶，能耗問(wèn)題已成為制約算力提升的最大瓶頸。而這種“越小越省電、越小越高效”的新型器件，為突破這一限制開(kāi)辟了全新途徑。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，這種新型晶體管不僅在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下表現(xiàn)出色，更具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的潛力。隨著技術(shù)的進(jìn)一步完善和成本的不斷降低，未來(lái)我們有望看到搭載這種芯片的電子設(shè)備擁有更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，甚至實(shí)現(xiàn)數(shù)年不用充電的驚人表現(xiàn)。這一突破無(wú)疑將為物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算和人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。