国产芯片传来喜讯！中国已成功研制出世界上最小、最精密的晶体管

最近芯片圈里冒出一个实打实的喜讯。

北京大学团队把铁电晶体管做到1纳米栅长，这不光是尺寸最小，还把功耗压到国际最好水平的十分之一，直接给AI芯片找了条新出路。

想想现在大模型跑一次就烧电，这项成果来得正是时候。

铁电晶体管直击“内存墙”痛点

当前AI算力飞速增长，可存储和计算还得来回倒腾数据，像两条腿跑步却总踩空。这就是业内常说的“内存墙”，浪费大量电能。

铁电晶体管不一样，它能把存储和计算放在一个器件里，数据不用搬家就能处理，效率高很多。传统铁电晶体管电压要1.5伏以上，跟现在0.7伏左右的逻辑电路不搭，实用起来难。北大团队这次直接把这个老大难解决了。

团队用金属性单壁碳纳米管做栅极，把物理栅长精确控制在1纳米。碳纳米管直径本身就细到原子级别，尖端效应让电场在铁电层里高度集中。

结果只需0.6伏电压，就能让铁电材料翻转极化状态，能耗降到每微米0.45飞焦耳。开关比达到200万倍，编程时间1.6纳秒。这些参数都是实测出来的，远超过去同类器件。

纳米栅极设计实现尺寸与功耗双突破

说起这个1纳米栅极，核心就是电场汇聚。

栅极越小，局部电场越强，铁电层需要的外部电压自然就低。团队选二硫化钼做沟道，多层CuInP2S6铁电材料配合氮化硼介电层，整个结构兼容标准CMOS工艺。

过去大家觉得铁电晶体管尺寸越小性能越差，这次实验却发现1纳米时反常地变好了，短沟道效应也被免疫掉。这等于在亚1纳米节点给芯片开了条新通道。

成果在2月23日见报，论文在线发在《科学进展》上，团队已经申请了中国专利，形成完整自主知识产权体系。

这项技术为国产AI芯片铺路

从数据中心到手机端，AI都需要低功耗高密度存储。这款晶体管正好匹配逻辑电压，能直接嵌入现有架构，省掉额外电源转换。

未来大规模生产时，用原子层沉积就能把碳纳米管和二维材料整齐铺到晶圆上，良率提升后就能量产。产业链上材料、设备企业已经在对接，目标是让存算一体芯片早点落地。

彭练矛院士长期做碳基电子学，邱晨光研究员专注纳米器件，两人合作多年，积累了从材料到测试的全链条经验。

这次突破不是一蹴而就，而是十几年冷板凳磨出来的。国产芯片过去在先进制程被卡，现在换赛道走碳基和铁电路线，主动权就握在自己手里。

实验室里一个器件好用，放到几百亿晶体管的芯片上，还得解决纯度、均匀性、贴合这些工程题。半导体产业就是这样，基础研究打前站，工程部队跟进冲锋。

北大团队把机理和结构定下来，接下来产业链要接力，把良率从实验室级别提到量产标准。国家也在推动相关平台建设，预计几年内就能看到初步应用。

1纳米铁电晶体管让中国在下一代芯片底层有了实打实的牌。AI能耗降下来，算力密度升上去，手机续航长了，数据中心电费省了，这些都是老百姓能感受到的实惠。技术路子走对了，后面的故事会越来越有看头。