利用先進(jìn)的加工技術(shù)，研究人員建造了僅有1納米大小的柵電極。

北京大學(xué)的研究人員研制出世界最小、最節(jié)能的晶體管，它可以為未來的人工智能芯片提供動(dòng)力。這種芯片被稱為鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FeFET），可以模仿人類大腦的工作方式，因此功能強(qiáng)大且高效?；诎雽?dǎo)體的芯片為我們帶來了可以在各大洲通信的世界，我們可以和身處異地的朋友一起玩游戲，也幫助建造了當(dāng)今最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

隨著量子計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，硅芯片的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)出來。最近人工智能領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展需要處理大量數(shù)據(jù)，這也暴露出硅基計(jì)算的低效，因?yàn)樗拇罅侩娏Γa(chǎn)生大量廢熱。傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算分開。這意味著在復(fù)雜計(jì)算過程中，數(shù)據(jù)需要在存儲(chǔ)器和處理器之間移動(dòng)，時(shí)間和能量都消耗在這個(gè)過程中。

隨著對(duì)人工智能應(yīng)用的需求增加，芯片現(xiàn)在需要處理的數(shù)據(jù)比以往任何時(shí)候都多。使用傳統(tǒng)方法，科學(xué)家將需要制造更大的芯片，以便更快地處理信息。另一種方法是將存儲(chǔ)和計(jì)算中心合并在一起，就像人類大腦一樣，從而節(jié)省空間和能源消耗。

制造模仿人類大腦的芯片的想法已經(jīng)存在很長時(shí)間了。鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管是此類應(yīng)用的主要候選者，因?yàn)樗鼈兊臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理單元是相同的。但是，向這些晶體管寫入和擦除數(shù)據(jù)是非常耗能的?，F(xiàn)代邏輯電路在低于0.7V的電壓下工作，而鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作電壓相對(duì)較高，為1.5V。科學(xué)家們將這描述為相當(dāng)于推開一扇沉重的門。

北京大學(xué)的邱晨光和中國科學(xué)院院士彭練矛的研究人員決定用一種新的晶體管結(jié)構(gòu)來克服這一障礙。研究人員利用先進(jìn)的加工技術(shù)，將柵電極縮小到僅1納米。作為比較，DNA分子的寬度為2納米。因此，柵電極需要以原子級(jí)的精度制造。重組后的晶體管有利于在鐵電層上形成電場(chǎng)，使其能夠在低至0.6V的電壓下工作。因此，這種納米級(jí)晶體管消耗的能量約為鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的十分之一。

除了更低的能耗，這種晶體管還能提供高速運(yùn)行，響應(yīng)時(shí)間低至1.6納秒。中國研究人員開發(fā)的這種鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管能夠節(jié)省能源、提高計(jì)算速度，而且尺寸極小，有望幫助塑造人工智能的未來。北京大學(xué)已經(jīng)為這些芯片的工藝和設(shè)計(jì)申請(qǐng)了專利。

研究人員告訴媒體，這不僅有助于我們建設(shè)節(jié)能數(shù)據(jù)中心和高性能芯片，還將開啟建造亞1納米尺度的節(jié)點(diǎn)芯片的可能性。

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