據(jù)科技日?qǐng)?bào)報(bào)道，北京大學(xué)電子學(xué)院邱晨光研究員—彭練矛院士團(tuán)隊(duì)取得重大科技突破，創(chuàng)造性地制備了迄今尺寸最小、功耗最低的鐵電晶體管，其物理柵長(zhǎng)縮減至極限1納米，能耗比國(guó)際最好水平降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，有望為AI芯片算力和能效提升提供核心器件支撐，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)AI芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

AI生成

據(jù)悉，鐵電晶體管（FeFET）是下一代AI芯片的核心器件，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體邏輯晶體管不同，其同時(shí)兼具存儲(chǔ)和計(jì)算能力，能夠有效提升AI芯片的算力密度、降低能耗，在AI大模型訓(xùn)練、高性能計(jì)算等場(chǎng)景具有廣泛應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)鐵電晶體管長(zhǎng)期存在能耗過(guò)高、邏輯電壓不匹配等短板，限制了其大規(guī)模應(yīng)用，成為制約AI芯片能效提升的核心瓶頸。

為破解這一技術(shù)難題，北大研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期攻關(guān)，利用納米柵極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，巧妙解決了鐵電材料“改變極化狀態(tài)”需要高電壓高能耗的問(wèn)題。研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)精進(jìn)工藝，將鐵電晶體管的物理柵長(zhǎng)縮減至原子尺度的1納米，這一精度創(chuàng)下全球同類器件的最小紀(jì)錄，同時(shí)促成鐵電層內(nèi)部形成高強(qiáng)度電場(chǎng)，僅需0.6V電壓激發(fā)，即可輕松翻轉(zhuǎn)鐵電極化，大幅降低器件能耗。

性能測(cè)試顯示，這款1納米鐵電晶體管的能耗比國(guó)際最好水平整整降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)具備超高集成度、快速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，能夠有效適配AI芯片高算力、低能耗的核心需求。邱晨光研究員表示，這一技術(shù)打破了傳統(tǒng)鐵電晶體管的物理限制，不僅能為構(gòu)建高能效數(shù)據(jù)中心提供核心器件方案，也為發(fā)展下一代高算力人工智能芯片奠定關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，助力國(guó)產(chǎn)AI芯片擺脫對(duì)海外核心器件的依賴。

此次突破恰逢國(guó)內(nèi)AI芯片市場(chǎng)需求爆發(fā)式增長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期。據(jù)弗若斯特沙利文報(bào)告顯示，中國(guó)算力規(guī)模從2020年的136.20EFLOPs增長(zhǎng)至2024年的617.00EFLOPs，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)45.9%，預(yù)計(jì)到2029年將達(dá)到3442.89EFLOPs；中國(guó)AI芯片市場(chǎng)規(guī)模將從2024年的1425億元激增至1.34萬(wàn)億元，2025年至2029年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)53.7%。

業(yè)內(nèi)專家表示，北大團(tuán)隊(duì)的這一技術(shù)突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)原子尺度鐵電晶體管領(lǐng)域的空白，打破了國(guó)際巨頭在AI芯片核心器件領(lǐng)域的壟斷，對(duì)推動(dòng)國(guó)產(chǎn)AI芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。隨著下游AI應(yīng)用市場(chǎng)迅速擴(kuò)張，AI計(jì)算加速芯片的市場(chǎng)需求持續(xù)攀升，這款1納米鐵電晶體管的產(chǎn)業(yè)化落地，將進(jìn)一步提升國(guó)產(chǎn)AI芯片的核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)AI算力成本持續(xù)下降、性能不斷提升，助力我國(guó)在全球AI芯片賽道中搶占先機(jī)。