中國宣稱已研發出世界上最小且最節能的晶體管

利用先進的加工技術，研究人員建造了僅有1納米大小的柵電極。

北京大學的研究人員研制出世界最小、最節能的晶體管，它可以為未來的人工智能芯片提供動力。這種芯片被稱為鐵電場效應晶體管（FeFET），可以模仿人類大腦的工作方式，因此功能強大且高效。基于半導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，也幫助建造了當今最快的超級計算機。

隨著量子計算等技術的發展，硅芯片的缺點也逐漸顯現出來。最近人工智能領域的蓬勃發展需要處理大量數據，這也暴露出硅基計算的低效，因為它消耗大量電力，并產生大量廢熱。傳統的硅基半導體芯片的設計是將數據存儲和計算分開。這意味著在復雜計算過程中，數據需要在存儲器和處理器之間移動，時間和能量都消耗在這個過程中。

隨著對人工智能應用的需求增加，芯片現在需要處理的數據比以往任何時候都多。使用傳統方法，科學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和計算中心合并在一起，就像人類大腦一樣，從而節省空間和能源消耗。

制造模仿人類大腦的芯片的想法已經存在很長時間了。鐵電場效應晶體管是此類應用的主要候選者，因為它們的數據存儲和處理單元是相同的。但是，向這些晶體管寫入和擦除數據是非常耗能的。現代邏輯電路在低于0.7V的電壓下工作，而鐵電場效應晶體管的工作電壓相對較高，為1.5V。科學家們將這描述為相當于推開一扇沉重的門。

北京大學的邱晨光和中國科學院院士彭練矛的研究人員決定用一種新的晶體管結構來克服這一障礙。研究人員利用先進的加工技術，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的精度制造。重組后的晶體管有利于在鐵電層上形成電場，使其能夠在低至0.6V的電壓下工作。因此，這種納米級晶體管消耗的能量約為鐵電場效應晶體管的十分之一。

除了更低的能耗，這種晶體管還能提供高速運行，響應時間低至1.6納秒。中國研究人員開發的這種鐵電場效應晶體管能夠節省能源、提高計算速度，而且尺寸極小，有望幫助塑造人工智能的未來。北京大學已經為這些芯片的工藝和設計申請了專利。

研究人員告訴媒體，這不僅有助于我們建設節能數據中心和高性能芯片，還將開啟建造亞1納米尺度的節點芯片的可能性。

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