我国研团队突破1纳米芯片技术,功耗降至最低水平
2月24日消息,近日,北京大学电子学院研究员透露,其团队成功研发出迄今为止全球尺寸最小、功耗最低的铁电晶体管,相关研究成果已在线发表于《科学·进展》期刊。这一突破性技术有望为AI芯片的算力与能效提升提供核心硬件支持。
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据介绍,当前AI算力普遍面临“内存墙”瓶颈。在计算过程中,数据的存储与运算处于不同区域,“隔墙”调用数据的方式严重制约了AI芯片性能的提升。
与传统半导体逻辑晶体管不同,铁电晶体管(FeFET)兼具存储与计算能力。其“存算一体”的特性更符合AI芯片的演进方向,因此被业界视为神经形态计算领域最具潜力的新型基础器件。
尤为值得关注的是,该团队通过纳米栅极结构设计,巧妙攻克了铁电材料“改变极化状态”时需要高电压、高能耗的技术难题。
具体而言,他们将铁电晶体管的物理栅长缩减至极限的1纳米,这一精度已达到原子尺度。如此一来,铁电层内部能够形成高强度电场,仅需极低外部能量(0.6V电压)激发,即可轻松实现铁电极化的翻转。
这项技术突破打破了传统铁电晶体管面临的物理限制,使功耗相较国际最好水平降低了一个数量级。
据了解,这种具备超低工作电压和极低能耗特性的纳米栅铁电晶体管,不仅能为构建高能效数据中心提供核心器件方案,也为发展下一代高算力人工智能芯片奠定了关键技术基础。

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