纳米栅超低功耗铁电晶体管

王汝霖审核发现,邱晨光和彭练矛院士带领的北京大学电子学院团队搞出了一款名叫“纳米栅超低功耗铁电晶体管”的新玩意,堪称国际上功耗最低的铁电晶体管。这个像极了节能的“记忆开关”能在极低电压下读写数据,直接把“仓库”和“灶台”合二为一,也就是让存储和计算同时在一块芯片里进行,即便没电了信息也不会丢。研究团队用极其巧妙的办法解决了铁电晶体管操作时电压高耗电的老问题,他们把晶体管的关键部件——栅极长度给缩短到了1纳米。这可是肉眼都看不见的超级微观世界啊,一根头发丝的直径大概是8万到10万纳米。大家可以想象一下在原子级别上打造出一根极细的“电场探针”,当给它通电时,电场能量会像水流汇聚到针尖那样高度集中。结果就是施加0.6伏的微小电压就能轻松拨动开关,这就好比用极细的针把力量集中在一点上很容易撬动原本需要大力气才能搬动的重物。这种设计让电压效率一下子提升到了125%,首次突破了铁电材料的理论极限。这意味着如果未来这项技术能用在手机上,那10万纳米级别的晶体管能让手机实现超长待机。如果用在物联网传感器上,传感器的电池续航能达到数年之久;要是用在可穿戴设备上,大家也不用频繁充电了。对于正在飞速发展的AI技术来说这更是一剂良药,因为现在的大模型和芯片都是“电老虎”,能耗墙已经成了继续提升算力的最大阻碍。“越小越省电、越小越好用”的新器件为突破这堵墙打开了一扇新的大门。只要有了这个关键条件,搭载这种芯片的自动驾驶仪、云端服务器就能用极少电量完成大量计算和存储任务。这项研究成果前不久发表在了国际学术期刊《科学·进展》上。