中国宣称已研发出世界上最小且最节能的晶体管

利用先进的加工技术，研究人员建造了仅有1纳米大小的栅电极。

北京大学的研究人员研制出世界最小、最节能的晶体管，它可以为未来的人工智能芯片提供动力。这种芯片被称为铁电场效应晶体管（FeFET），可以模仿人类大脑的工作方式，因此功能强大且高效。基于半导体的芯片为我们带来了可以在各大洲通信的世界，我们可以和身处异地的朋友一起玩游戏，也帮助建造了当今最快的超级计算机。

随着量子计算等技术的发展，硅芯片的缺点也逐渐显现出来。最近人工智能领域的蓬勃发展需要处理大量数据，这也暴露出硅基计算的低效，因为它消耗大量电力，并产生大量废热。传统的硅基半导体芯片的设计是将数据存储和计算分开。这意味着在复杂计算过程中，数据需要在存储器和处理器之间移动，时间和能量都消耗在这个过程中。

随着对人工智能应用的需求增加，芯片现在需要处理的数据比以往任何时候都多。使用传统方法，科学家将需要制造更大的芯片，以便更快地处理信息。另一种方法是将存储和计算中心合并在一起，就像人类大脑一样，从而节省空间和能源消耗。

制造模仿人类大脑的芯片的想法已经存在很长时间了。铁电场效应晶体管是此类应用的主要候选者，因为它们的数据存储和处理单元是相同的。但是，向这些晶体管写入和擦除数据是非常耗能的。现代逻辑电路在低于0.7V的电压下工作，而铁电场效应晶体管的工作电压相对较高，为1.5V。科学家们将这描述为相当于推开一扇沉重的门。

北京大学的邱晨光和中国科学院院士彭练矛的研究人员决定用一种新的晶体管结构来克服这一障碍。研究人员利用先进的加工技术，将栅电极缩小到仅1纳米。作为比较，DNA分子的宽度为2纳米。因此，栅电极需要以原子级的精度制造。重组后的晶体管有利于在铁电层上形成电场，使其能够在低至0.6V的电压下工作。因此，这种纳米级晶体管消耗的能量约为铁电场效应晶体管的十分之一。

除了更低的能耗，这种晶体管还能提供高速运行，响应时间低至1.6纳秒。中国研究人员开发的这种铁电场效应晶体管能够节省能源、提高计算速度，而且尺寸极小，有望帮助塑造人工智能的未来。北京大学已经为这些芯片的工艺和设计申请了专利。

研究人员告诉媒体，这不仅有助于我们建设节能数据中心和高性能芯片，还将开启建造亚1纳米尺度的节点芯片的可能性。

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