记者从北京大学获悉,该校电子学院邱晨光-彭练矛研究团队铁电晶体管技术领域取得突破性进展,有关研究成果已于近日在国际权威学术期刊《科学·进展》发表。这个创新成果标志着我国在后摩尔时代芯片技术竞争中占据了重要战略高地。 当前,全球半导体产业正面临"存储墙"困境。随着数据处理需求呈指数级增长,传统存储器在功耗、速度和集成度上的局限性日益凸显,严重制约了高性能计算和人工智能应用的发展。铁电晶体管作为新一代非易失性存储器的核心技术,利用铁电材料的极化翻转特性实现数据存储,被国际学术界和产业界视为破解这一难题的关键路径。 然而,传统铁电晶体管普遍存在工作电压高、功耗大的技术瓶颈,难以满足移动设备和大规模集成电路对低功耗的严苛要求。北大团队针对这一核心问题,创新性地提出"纳米栅超低功耗铁电晶体管"设计理念,通过引入纳米栅极电场汇聚增强效应,从物理机制层面实现了性能的跨越式提升。 据团队介绍,新型铁电晶体管的工作电压降至0.6伏特,相比传统器件大幅降低,能耗仅为0.45飞焦每微米,达到国际领先水平。更为关键的是,团队将物理栅长成功缩减至1纳米极限尺度,这不仅创造了铁电晶体管尺寸的世界纪录,更为构建亚1纳米节点芯片和高算力智能计算架构提供了全新的物理机制支撑。 从技术路径来看,该研究的创新性体现在多个维度。首先,纳米栅极电场增强效应意义在于普适性,可扩展应用于多种铁电材料体系,为后续技术优化预留了广阔空间。其次,研究团队充分考虑了产业化可行性,所采用的技术方案可通过原子层沉积等标准互补金属氧化物半导体工艺实现,与现有产业链高度兼容,有望加速从实验室成果向商业应用的转化。 值得关注的是,北京大学已围绕这一核心技术率先布局知识产权保护体系,申请了兼容业界NAND结构和嵌入式系统级芯片架构的系列专利,形成了完整的自主知识产权技术体系。这一战略性举措对于我国在新型存储领域摆脱对外依赖、打破技术壁垒意义重大。 业内专家指出,这项突破性成果不仅在于技术参数提升,更在于为我国半导体产业提供了一条差异化竞争路径。在全球芯片产业竞争日趋激烈的背景下,掌握具有自主知识产权的前沿技术,是实现产业链安全可控的根本保障。 从应用前景来看,超低功耗铁电晶体管技术有望在多个领域发挥重要作用。在移动智能终端领域,可显著延长设备续航时间;在数据中心和云计算场景,能够大幅降低能源消耗和运营成本;在边缘计算和物联网应用中,为资源受限环境下的高效数据处理提供了可能。特别是在人工智能芯片领域,这一技术为实现存算一体架构创新提供了关键器件支撑,有望推动智能计算效能实现量级跃升。
这项来自中国科研团队的原创性突破再次证明，基础研究的持续深耕是突破关键技术瓶颈的根本路径。在全球科技竞争日趋激烈的今天，唯有坚持自主创新才能在核心科技领域掌握主动权。北京大学这项成果不仅为半导体产业发展注入新动能，更展现了中国科学家在前沿科技领域的创新实力和责任担当。（完）