未來手機有望「超長待機」！　北大團隊研發新型電晶體管

▲北京大學團隊研發新型電晶體管。（圖／翻攝光明日報，下同）

記者陳冠宇／綜合報導

北京大學電子學院團隊成功研發出新型「納米（臺灣稱「奈米」）柵超低功耗鐵電晶體管」，爲解決晶片高能耗問題找到了新路徑。未來智慧手機實現超長時間待機、物聯網感應器電池續航數年、穿戴式設備無需頻繁充電等，都可能成爲現實。

陸媒《光明日報》報導，北京大學電子學院團隊成功研製出一種新型「奈米柵超低功耗鐵電晶體管」，它就像一個能量消耗極低的「記憶開關」。相關成果日前線上發表於國際學術期刊《科學進展》（Science Advances）。

團隊研究員邱晨光介紹，此新型電晶體管用一個極其巧妙的設計，打破了傳統芯片（晶片）的一大難題：電腦和手機處理器（CPU）在處理數據時，儲存和計算是分開的，數據在兩個模塊之間來回搬運，不僅費時，也很費電。

鐵電晶體管被寄予厚望，就是因爲它能「存算一體」，斷電了資訊也不會丟失，但是它的致命缺點是操作電壓太高，導致功耗巨大，難以實際應用。邱晨光指出，研究團隊的突破在於，他們把晶體管的關鍵部件「柵極」（gate，臺灣稱「閘極」），縮小到了1奈米。

在這個尺度上，團隊造出一個極細的「電場探針」。通電後，電場能量會像水流匯聚到針尖一樣高度集中。結果就是，只需施加0.6伏的微小電壓，就能輕鬆撥動這個「開關」，完成數據儲存。邱晨光舉例：「就像用一根極細的針把力量集中在一點，輕鬆撬動了原本需要大力氣才能搬動的重物」。

這種設計打破了傳統鐵電晶體管的物理限制，讓電壓效率提升至125％，真正實現了超低功耗下的數據高效儲存。這組數據意味着，第一，電壓更低：0.6伏的工作電壓，低於現在主流晶片的0.7伏；第二，能耗驟降：開關能耗比國際最好水準降低了一級；第三，效率突破：電壓效率首次突破了鐵電材料的理論極限。

「如果未來走向實用，搭載這種芯片的手機、可穿戴設備、自動駕駛儀、雲端服務器，都能用極少的電量完成大量計算和存儲任務」，團隊中的院士彭練矛說，對於正在飛速發展的AI技術來說，這是一劑良藥。

彭練矛指出，如今的大模型和晶片都是「電老虎」，能耗已成爲繼續提升算力的最大阻礙，而這種「越小越省電、越小越好用」的新器件，爲突破這堵牆打開了一扇新的大門。