我国科学家造出1纳米“记忆开关”
创始人
2026-03-05 08:42:39
0

【瞧!我们的前沿科技】

光明日报北京3月3日电(记者晋浩天)未来智能手机实现超长待机、物联网传感器电池续航数年、可穿戴设备无需频繁充电——这些关于低功耗电子产品的美好愿景,正因一项关键技术突破而加速照进现实。北京大学电子学院邱晨光研究员—彭练矛院士团队成功研制出一种名为“纳米栅超低功耗铁电晶体管”的新器件——它像一只能量消耗极低的“记忆开关”,能在极低电压下完成数据存储和读取,成为国际上迄今功耗最低的铁电晶体管,为打造更省电的AI芯片和智能设备提供了关键条件。相关研究成果日前在线发表于国际学术期刊《科学·进展》。

“要理解这个‘开关’有多神奇,得先聊聊如今芯片面临的一大难题:电脑和手机处理器(CPU)在处理数据时,存储和计算是分开的,数据在两个模块之间来回搬运,不仅费时,也很费电。就像厨师做菜时,每放一次调料都要跑回仓库拿,次数多了,时间和体力都浪费了。铁电晶体管这种器件之所以被寄予厚望,就是因为它能把‘仓库’和‘灶台’合二为一:既能计算,又能存储,断电了信息也不会丢。但它有个致命短板:操作它需要的电压与功耗太高,没法直接匹配外部运算电路,来回搬运数据途中需要频繁转换电压。”邱晨光介绍,所需电压过大的问题严重限制了铁电存储器在高能效AI芯片、便携式智能设备等对功耗敏感场景中的规模化应用。

研究团队的突破,在于用一种极其巧妙的办法解决了这个矛盾。他们把晶体管的关键部件——栅极长度缩小至1纳米。“这是什么概念?一根头发丝的直径大约是8万到10万纳米。在这个原子级别尺度上,我们打造出了一个极细的‘电场探针’。当给这个探针通上电,神奇的事情发生了:电场能量会像水流汇聚到针尖一样,高度集中在一个点上。结果就是,只需要施加0.6伏的微小电压,就能用‘四两拨千斤’的方式,轻松拨动这个开关,完成数据存储。而传统的器件在同样的电压下,电场能量在空间上是分散的,根本拨不动这个开关。”邱晨光表示。

“这就好比用极细的针把力量集中在一点上,很容易就撬动了原本需要大力气才能搬动的重物。”邱晨光介绍,这种设计打破了传统铁电晶体管的物理限制,让电压效率提升至125%,首次突破了铁电材料的理论极限,真正实现了超低功耗下的数据高效存储。

这项突破的意义,不仅仅在于好看的实验数据。彭练矛表示,0.6伏的工作电压,比现在主流芯片用的0.7伏还要低;而它的开关能耗,更是比国际最好水平降低了整整一个数量级。这意味着,如果未来这项技术走向实用,搭载这种芯片的手机、自动驾驶仪、云端服务器等,可用极少电量完成大量计算和存储任务。“对于正在飞速发展的AI技术来说,这更是一剂良药——如今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。而这种‘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。”

编辑:王晓颖

相关内容

热门资讯

基于openEuler的宇航级... 据openEuler官微消息,基于OpenAtom openEuler(简称“openEuler”或...
南都电源:公司面向轻型动力和储... 证券之星消息,ST南都(300068)05月13日在投资者关系平台上答复投资者关心的问题。 投资者提...
阳光电源:2026年一季度储能... 证券之星消息,阳光电源(300274)05月14日在投资者关系平台上答复投资者关心的问题。 投资者提...
圣邦股份取得MOS管控制电路相... 来源:新浪证券-红岸工作室 5月14日消息,国家知识产权局信息显示,圣邦微电子(北京)股份有限公司申...
杰华特取得功率器件相关专利,设... 来源:新浪证券-红岸工作室 5月14日消息,国家知识产权局信息显示,杰华特微电子股份有限公司申请一项...
天然气管道智能电位采集仪管道G... 一、核心工作原理 1. 电化学感应基础 (1)金属构筑物与土壤、海水等介质接触时,会持续发生氧化...
凯格精机取得EFO电流电路相关... 来源:新浪证券-红岸工作室 5月14日消息,国家知识产权局信息显示,东莞市凯格精机股份有限公司申请一...
采购必看!中东高温设备出口配套... ——来自东莞卓尔凡黄小姐的实战建议 各位采购同行,大家好。 最近不少做设备出口、工程配套的朋友问我:...
ETF融资榜 | 半导体设备E... 2026年5月13日,半导体设备ETF华夏(562590.SH)收涨3.92%,成交3.30亿元。获...
春光集团:公司软磁铁氧体材料可... 证券之星消息,C春光集(301531)05月14日在投资者关系平台上答复投资者关心的问题。 投资者提...