我科学家造出1纳米“记忆开关”
创始人
2026-03-04 09:02:25
0
原标题:我科学家造出1纳米“记忆开关”

未来智能手机实现超长待机、物联网传感器电池续航数年、可穿戴设备无需频繁充电——这些关于低功耗电子产品的美好愿景,正因一项关键技术突破而加速照进现实。北京大学电子学院邱晨光研究员—彭练矛院士团队成功研制出一种名为“纳米栅超低功耗铁电晶体管”的新器件——它像一只能量消耗极低的“记忆开关”,能在极低电压下完成数据存储和读取,成为国际上迄今功耗最低的铁电晶体管,为打造更省电的AI芯片和智能设备提供了关键条件。相关研究成果日前在线发表于国际学术期刊《科学·进展》。

“要理解这个‘开关’有多神奇,得先聊聊如今芯片面临的一大难题:电脑和手机处理器(CPU)在处理数据时,存储和计算是分开的,数据在两个模块之间来回搬运,不仅费时,也很费电。就像厨师做菜时,每放一次调料都要跑回仓库拿,次数多了,时间和体力都浪费了。铁电晶体管这种器件之所以被寄予厚望,就是因为它能把‘仓库’和‘灶台’合二为一:既能计算,又能存储,断电了信息也不会丢。但它有个致命短板:操作它需要的电压与功耗太高,没法直接匹配外部运算电路,来回搬运数据途中需要频繁转换电压。”邱晨光介绍,所需电压过大的问题严重限制了铁电存储器在高能效AI芯片、便携式智能设备等对功耗敏感场景中的规模化应用。

研究团队的突破,在于用一种极其巧妙的办法解决了这个矛盾。他们把晶体管的关键部件——栅极长度缩小至1纳米。“这是什么概念?一根头发丝的直径大约是8万到10万纳米。在这个原子级别尺度上,我们打造出了一个极细的‘电场探针’。当给这个探针通上电,神奇的事情发生了:电场能量会像水流汇聚到针尖一样,高度集中在一个点上。结果就是,只需要施加0.6伏的微小电压,就能用‘四两拨千斤’的方式,轻松拨动这个开关,完成数据存储。而传统的器件在同样的电压下,电场能量在空间上是分散的,根本拨不动这个开关。”邱晨光表示。

“这就好比用极细的针把力量集中在一点上,很容易就撬动了原本需要大力气才能搬动的重物。”邱晨光介绍,这种设计打破了传统铁电晶体管的物理限制,让电压效率提升至125%,首次突破了铁电材料的理论极限,真正实现了超低功耗下的数据高效存储。

这项突破的意义,不仅仅在于好看的实验数据。彭练矛表示,0.6伏的工作电压,比现在主流芯片用的0.7伏还要低;而它的开关能耗,更是比国际最好水平降低了整整一个数量级。这意味着,如果未来这项技术走向实用,搭载这种芯片的手机、自动驾驶仪、云端服务器等,可用极少电量完成大量计算和存储任务。“对于正在飞速发展的AI技术来说,这更是一剂良药——如今的大模型和芯片都是‘电老虎’,能耗墙已经成了继续提升算力的最大阻碍。而这种‘越小越省电、越小越好用’的新器件,为突破这堵墙打开了一扇新的大门。”(记者晋浩天)

相关内容

热门资讯

给教师一把管用的尺子 对于学校的做法,当地教育管理部门表态称“这样的做法严格来说是不对的”。事件定性后,我们还需要想一想:...
未来5年,国家要提升孩子们这些... 日前,国务院印发。《规划》提出要提升学生这些 能力素养—— 坚持健康第一的教育理念,提升学生健康素...
研学旅行不能变味儿了! 暑期临近,各类“走进名校”“自然探秘”的研学广告铺天盖地。看着孩子们身着营服、笑靥如花的宣传照,即便...
复旦新设考古学专业,欢迎理科生... 今年,复旦大学设立考古学专业、历史学学士,强调文、理、工、医、艺多学科交叉。课程特色:田野实践+实验...
配套量化目标、清晰重点任务 专... 今天,《教育发展“十五五”规划》发布,锚定到2035年建成教育强国奋斗目标,直面人口结构、人工智能等...
安徽高招志愿填报辅助系统正式开... 来源:市场资讯 (来源:掌上六安) 月29日,普通本科提前批(包括国家专项计划、地方专项计划、高校专...
四中、实验接连官宣!“抢人大战... 西城两所牛校同日官宣! 名校“抢人大战”一触即发,普娃也能直接受益! 6月26日 先是北师大实验——...
志愿填报不该成为贩卖焦虑的生意 陕西高考分数25日已经公布,这些天高考志愿填报咨询市场“高温”持续,从几百元的线上课、几千元的一对一...
金观平:贯通教育科技人才促创新 科技是第一生产力,人才是第一资源,创新是第一动力。教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础...
南外河西二附小期末测试温情满满 晨报讯(通讯员 王丽 南京晨报/爱南京记者 孙文)6月23日,南外河西二附小图书馆内一场充满童趣与实...
【真题回顾・第三期】2016 ... 改编这套真题时感慨万千。大概只有我们信息技术学科,短短十年间课程、考点、编程语言发生了翻天覆地的变化...
成都小自考报名条件是什么?别白... 成都是四川学历提升的核心城市,每年有大量在职人士、在校学生选择报考小自考。不少人对报名条件存在疑问,...
中南大学发布严正声明 来源:市场资讯 (来源:每日甘肃) 6月26日,中南大学本科生招生办公室发布严正声明。近期,该校发现...
航天人引领航天人 薪火逐梦向星... “我最希望学生超越我,只有这样,时代社会才能进步,国家才有希望。”耄耋之年的中国工程院院士杜善义,每...
南京艺术学院:在艺术学领域“深... 原标题:南京艺术学院:在艺术学领域“深扎根、开繁花”“我们期望在跨界碰撞中勾勒生活美学的深邃脉络,为...
我国核聚变堆超导磁体研发取得重... 原标题:我国核聚变堆超导磁体研发取得重要突破  27日,国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合...
湖北:优质培训助力就业创业 原标题:湖北:优质培训助力就业创业“我平时喜欢刷短视频、看短剧和漫剧,但对于AI漫剧创作就是门外汉。...
湖南:为大学生创业铺路护航 原标题:湖南:为大学生创业铺路护航临近毕业季,湖南师范大学土地资源管理专业学生吴岳儒顺利拿到了毕业证...