admin [看！我们的前沿技术】北京光明报3月3日电（记者金浩田）未来，智能手机将实现超长待机，物联网传感器将持续使用数年，可穿戴设备将不需要频繁充电——这些低功耗电子产品的美好愿景正在随着重大技术进步而成为现实。北京大学电子学院邱晨光研究员和彭连茂院士领导的团队成功研制出超低功耗纳米栅铁电晶体管新器件。它就像一个功耗极低的“存储器开关”，允许在极低的电压下存储和读取数据。这使其成为迄今为止世界上功耗最低的铁电晶体管，为创建具有更高能效的人工智能和智能设备芯片提供了重要先决条件。相关研究成果近日在线发表在国际学术期刊《Science》上进步。 “要了解这个‘开关’有多么神奇，我们首先要说一下当今芯片面临的一个大问题：电脑和手机处理器（CPU）在处理数据时，存储和计算是分离的。这不仅需要大量的时间，而且需要大量的精力，就像厨师每次做饭都要跑到仓库去取调料一样。它可以计算和存储，即使断电信息也不会丢失。但关键的缺点是电压和功耗。”运行所需的电源要求太高，无法直接匹配外部计算电路，并且运行时需要频繁的电压转换和数据传输。”邱晨光表示，电压要求过高的问题极大限制了铁电存储器在高效人工智能芯片、可穿戴智能设备等关键功率场景中的大规模应用。研究团队的崩溃关键在于他们解决这一矛盾的方式极为巧妙。问题是已经通过法律解决了。他们将晶体管的关键部件——栅极的长度缩短至 1 纳米。 “这是什么概念？一根头发丝的直径大约有8万到10万纳米。在这个原子水平上，我们制造了一个非常细的‘电场探针’。大约需要0.6伏的电压。然而，在相同的电压下，电场能量是分布在空间中的，根本无法切换。“这就像用一根非常细的针，将力量集中在一个点上，让我们能够轻松移动重物，否则这些重物需要大量的力气。邱晨光表示，该设计突破了传统铁电晶体管的物理极限，首次将电压效率提升至125%，实现了超低功耗的高效数据存储。这一突破的重要性不仅在于0.6伏的工作电压低于传统铁电晶体管的工作电压。当前传统芯片使用的电压为0.7伏，比国际最高水平低一个数量级。如果这项技术未来商用，搭载该芯片的手机、自动驾驶仪、云服务器等将能够用很少的功耗完成执行许多计算和存储任务。 “这对于快速发展的人工智能技术来说是一剂良药。如今的大型模型和芯片都是‘电动卡车’，功耗壁垒是进一步提高计算能力的最大障碍。而这种新的‘更小意味着更少的功率，更小更容易使用’的设备为打破这堵墙打开了一扇新的大门。”
（编辑：何欣）