在電子科技領域，低功耗芯片的研發一直是全球科研團隊競相攻克的關鍵難題。如今，北京大學電子學院邱晨光研究員與彭練矛院士帶領的團隊，在這一領域取得了重大突破，成功研制出新型“納米柵超低功耗鐵電晶體管”，為解決芯片高能耗問題開辟了全新路徑。
傳統芯片中，電腦和手機的處理器（CPU）在處理數據時，存儲和計算模塊是分離的。數據需要在兩個模塊之間頻繁搬運，這一過程不僅耗費大量時間，還會產生極高的能耗。邱晨光形象地比喻道：“這就像廚師做菜，每放一次調料都要跑回倉庫拿，時間和體力都被白白浪費了。”而鐵電晶體管雖具備“存算一體”的潛力，即既能存儲又能計算，斷電后信息也不會丟失，但此前一直受困于操作電壓過高的問題，導致功耗巨大，難以投入實際應用。
研究團隊此次的突破，聚焦于晶體管的關鍵部件——柵極。他們將柵極尺寸縮小到了驚人的1納米。要知道，一根頭發絲的直徑大約在8萬到10萬納米之間，1納米的尺度已接近原子級別。在這個極小的尺度上，團隊打造出一個極細的“電場探針”。通電后，電場能量會像水流匯聚到針尖一樣高度集中，只需施加0.6伏的微小電壓，就能輕松控制這個“開關”，完成數據存儲操作。
邱晨光進一步解釋：“這就如同用一根極細的針，將力量集中在一點，輕松撬動了原本需要大力氣才能搬動的重物。這種巧妙的設計打破了傳統鐵電晶體管的物理限制，使電壓效率提升至125%，真正實現了在超低功耗下高效存儲數據。”
這一突破帶來的數據表現十分亮眼。在電壓方面，0.6伏的工作電壓低于當前主流芯片的0.7伏；能耗上，開關能耗比國際最好水平降低了一個數量級；效率上，電壓效率首次突破了鐵電材料的理論極限。
這項技術若走向實用，將帶來廣泛而深遠的影響。彭練矛表示，未來搭載這種芯片的手機、可穿戴設備、自動駕駛儀以及云端服務器等，都能以極少的電量完成大量計算和存儲任務。對于當下發展迅猛的AI技術而言，這無疑是一場及時雨。如今，大模型和芯片都是“電老虎”，能耗已成為制約算力進一步提升的最大障礙。而這種“越小越省電、越小越好用”的新型器件，為突破這一瓶頸提供了新的可能。
