北京大學(xué)電子學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在芯片技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，成功研制出全球尺寸最小、功耗最低的鐵電晶體管。這項(xiàng)成果為解決人工智能芯片發(fā)展中的關(guān)鍵瓶頸提供了全新方案，相關(guān)論文已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《科學(xué)·進(jìn)展》。

當(dāng)前人工智能算力提升面臨核心挑戰(zhàn)——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算單元的物理分離導(dǎo)致"內(nèi)存墻"效應(yīng)。傳統(tǒng)芯片架構(gòu)中，處理器與存儲(chǔ)器之間頻繁的數(shù)據(jù)交換消耗大量能量，嚴(yán)重制約了計(jì)算效率的提升。這一技術(shù)瓶頸已成為制約AI芯片性能突破的關(guān)鍵因素。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的鐵電晶體管（FeFET）突破了傳統(tǒng)器件的二元功能限制，通過將存儲(chǔ)與計(jì)算功能集成于單個(gè)晶體管，實(shí)現(xiàn)了真正的"存算一體"架構(gòu)。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)使芯片能夠直接在存儲(chǔ)單元完成計(jì)算操作，大幅減少了數(shù)據(jù)搬運(yùn)帶來的能耗損失，為神經(jīng)形態(tài)計(jì)算發(fā)展開辟了新路徑。

科研人員通過獨(dú)特的納米柵極工程，將晶體管物理柵長壓縮至1納米的原子級(jí)精度。這種極限尺寸設(shè)計(jì)在鐵電層內(nèi)部構(gòu)建出超強(qiáng)電場(chǎng)，使得器件僅需0.6伏特極低電壓即可完成極化狀態(tài)切換。相比國際同類產(chǎn)品，該技術(shù)將工作能耗降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，創(chuàng)造了鐵電晶體管能效新紀(jì)錄。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，新型器件在保持優(yōu)異可靠性的同時(shí)，開關(guān)速度達(dá)到納秒級(jí)別。這種特性使其既能滿足數(shù)據(jù)中心對(duì)高能效計(jì)算的需求，也可為自動(dòng)駕駛、智能終端等場(chǎng)景提供算力支撐。研究團(tuán)隊(duì)表示，通過進(jìn)一步優(yōu)化材料體系，器件性能仍有顯著提升空間。

業(yè)內(nèi)專家指出，這項(xiàng)突破標(biāo)志著我國在新型存儲(chǔ)器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。基于該技術(shù)的高能效芯片方案，有望推動(dòng)人工智能計(jì)算架構(gòu)向更高效、更集成的方向發(fā)展，為構(gòu)建下一代智能計(jì)算系統(tǒng)奠定關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。