在人工智能芯片技術(shù)領(lǐng)域，一項(xiàng)突破性成果引發(fā)了廣泛關(guān)注。北京大學(xué)電子學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)成功研制出全球尺寸最小、功耗最低的鐵電晶體管，相關(guān)研究論文已在線發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《科學(xué)·進(jìn)展》。這項(xiàng)創(chuàng)新為破解AI芯片發(fā)展瓶頸提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，標(biāo)志著我國(guó)在新型半導(dǎo)體器件領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。

當(dāng)前AI芯片發(fā)展面臨的核心挑戰(zhàn)在于"內(nèi)存墻"困境。傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算單元物理分離，導(dǎo)致數(shù)據(jù)頻繁往返傳輸，嚴(yán)重制約了芯片性能提升。特別是在處理大規(guī)模并行計(jì)算任務(wù)時(shí)，這種架構(gòu)缺陷造成的能耗損失可達(dá)總功耗的60%以上，成為制約AI算力發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用納米柵極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將鐵電晶體管的物理柵長(zhǎng)壓縮至1納米極限尺度。這種原子級(jí)精度的制造工藝使鐵電層內(nèi)部形成超強(qiáng)電場(chǎng)，僅需0.6伏特極低電壓即可實(shí)現(xiàn)鐵電極化狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。相比國(guó)際同類(lèi)器件，該技術(shù)使工作能耗降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，成功突破傳統(tǒng)鐵電材料高電壓驅(qū)動(dòng)的物理限制。

鐵電晶體管（FeFET）作為新型存算一體器件，其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于同時(shí)具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與邏輯運(yùn)算功能。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體晶體管需要獨(dú)立存儲(chǔ)單元不同，F(xiàn)eFET可直接在單個(gè)器件內(nèi)完成計(jì)算操作，這種架構(gòu)革新使數(shù)據(jù)傳輸路徑縮短90%以上，特別適合處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中的矩陣運(yùn)算任務(wù)。

這項(xiàng)技術(shù)突破為AI芯片發(fā)展開(kāi)辟了新路徑。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用新型鐵電晶體管的芯片陣列，在圖像識(shí)別任務(wù)中能耗降低40%的同時(shí)，計(jì)算速度提升3倍。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，該器件不僅可為構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心提供核心解決方案，其超低功耗特性更使移動(dòng)端AI設(shè)備續(xù)航能力獲得質(zhì)的飛躍。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國(guó)在神經(jīng)形態(tài)計(jì)算器件領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。隨著制備工藝的持續(xù)優(yōu)化，基于FeFET的存算一體芯片有望在自動(dòng)駕駛、智能醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，為全球人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新動(dòng)能。