在低功耗電子設備的研發領域，一項來自北京大學電子學院的突破性成果正引發廣泛關注。由邱晨光研究員與彭練矛院士領銜的團隊，成功開發出一種名為“納米柵超低功耗鐵電晶體管”的新型器件，為解決芯片能耗問題提供了全新方案。這一成果已發表于國際權威學術期刊《科學·進展》，標志著我國在半導體技術領域邁出了關鍵一步。
傳統芯片設計中，存儲與計算單元的分離導致數據頻繁搬運，既消耗時間又增加能耗。邱晨光研究員形象地比喻道：“這就像廚師做飯時，每次取調料都要往返倉庫，效率低下且體力消耗大。”而鐵電晶體管雖具備“存算一體”的潛力——既能存儲數據又可進行計算，且斷電后信息不丟失，但其高操作電壓導致的功耗問題始終難以突破，成為制約實際應用的關鍵瓶頸。
研究團隊通過將晶體管的核心部件“柵極”縮小至1納米尺度，實現了技術飛躍。這一尺寸僅相當于頭發絲直徑的十萬分之一，在原子級別構建出極細的“電場探針”。通電時，電場能量如水流匯聚針尖般高度集中，僅需0.6伏的微小電壓即可驅動器件工作。邱晨光解釋：“這類似于用細針撬動重物，通過精準聚焦能量實現高效操作。”
該設計突破了傳統鐵電晶體管的物理限制，將電壓效率提升至125%，在超低功耗下實現了數據的高效存儲。具體數據顯示，新器件的工作電壓（0.6伏）低于主流芯片（0.7伏），開關能耗較國際最優水平降低一個數量級，且電壓效率首次突破鐵電材料的理論極限。
這項技術的潛在應用場景廣泛。彭練矛院士指出，若未來實現產業化，搭載該芯片的手機、可穿戴設備、自動駕駛系統及云端服務器將能以極低電量完成復雜計算任務。尤其對當前蓬勃發展的AI領域而言，這一突破堪稱“及時雨”——大型模型與芯片的高能耗已成為制約算力提升的核心障礙，而新型器件“尺寸越小越省電、越實用”的特性，為突破這一瓶頸開辟了新路徑。
