在电子科技领域，低功耗芯片的研发一直是全球科研团队竞相攻克的关键难题。如今，北京大学电子学院邱晨光研究员与彭练矛院士带领的团队，在这一领域取得了重大突破，成功研制出新型“纳米栅超低功耗铁电晶体管”，为解决芯片高能耗问题开辟了全新路径。
传统芯片中，电脑和手机的处理器（CPU）在处理数据时，存储和计算模块是分离的。数据需要在两个模块之间频繁搬运，这一过程不仅耗费大量时间，还会产生极高的能耗。邱晨光形象地比喻道：“这就像厨师做菜，每放一次调料都要跑回仓库拿，时间和体力都被白白浪费了。”而铁电晶体管虽具备“存算一体”的潜力，即既能存储又能计算，断电后信息也不会丢失，但此前一直受困于操作电压过高的问题，导致功耗巨大，难以投入实际应用。
研究团队此次的突破，聚焦于晶体管的关键部件——栅极。他们将栅极尺寸缩小到了惊人的1纳米。要知道，一根头发丝的直径大约在8万到10万纳米之间，1纳米的尺度已接近原子级别。在这个极小的尺度上，团队打造出一个极细的“电场探针”。通电后，电场能量会像水流汇聚到针尖一样高度集中，只需施加0.6伏的微小电压，就能轻松控制这个“开关”，完成数据存储操作。
邱晨光进一步解释：“这就如同用一根极细的针，将力量集中在一点，轻松撬动了原本需要大力气才能搬动的重物。这种巧妙的设计打破了传统铁电晶体管的物理限制，使电压效率提升至125%，真正实现了在超低功耗下高效存储数据。”
这一突破带来的数据表现十分亮眼。在电压方面，0.6伏的工作电压低于当前主流芯片的0.7伏；能耗上，开关能耗比国际最好水平降低了一个数量级；效率上，电压效率首次突破了铁电材料的理论极限。
这项技术若走向实用，将带来广泛而深远的影响。彭练矛表示，未来搭载这种芯片的手机、可穿戴设备、自动驾驶仪以及云端服务器等，都能以极少的电量完成大量计算和存储任务。对于当下发展迅猛的AI技术而言，这无疑是一场及时雨。如今，大模型和芯片都是“电老虎”，能耗已成为制约算力进一步提升的最大障碍。而这种“越小越省电、越小越好用”的新型器件，为突破这一瓶颈提供了新的可能。
