在人工智能技術飛速發展的當下，傳統硅基芯片的局限性日益凸顯。這類芯片采用數據存儲與計算分離的設計架構，在處理復雜任務時，數據需在存儲單元與處理器間頻繁傳輸，不僅消耗大量時間，更導致能源利用率低下。隨著量子計算等新興技術的崛起，硅芯片高耗能、易發熱的缺陷愈發明顯，難以滿足人工智能領域對海量數據處理的迫切需求。
面對這一挑戰，北京大學科研團隊提出創新解決方案——開發鐵電場效應晶體管（FeFET）。這種新型晶體管模仿人類大腦的工作模式，將數據存儲與處理功能集成于同一單元，從根源上消除數據傳輸的能耗。然而，早期FeFET存在致命缺陷：其工作電壓高達1.5V，遠超現代邏輯電路0.7V的標準，導致能耗居高不下。科研人員形象地比喻："這就像推一扇沉重的鐵門，需要耗費巨大力氣。"
突破性進展來自對晶體管結構的革命性改造。研究團隊運用原子級精度的加工技術，將柵電極尺寸壓縮至1納米——僅相當于DNA分子寬度的一半。這種納米級結構能更精準地控制鐵電層電場，使晶體管工作電壓驟降至0.6V。實驗數據顯示，新型晶體管的能耗僅為傳統FeFET的十分之一，同時保持了1.6納秒的極速響應能力，在節能與性能間實現完美平衡。
這項成果為人工智能芯片發展開辟新路徑。相比通過擴大芯片尺寸提升算力的傳統方法，新型FeFET通過架構創新實現性能躍升，其微米級尺寸更符合集成電路小型化趨勢。目前，北京大學已為該技術申請專利保護，相關工藝有望推動數據中心向綠色節能轉型，并為高性能計算芯片設計提供全新范式。
科研團隊透露，這項突破不僅限于當前成果，其技術原理為開發亞1納米級芯片節點提供了理論支撐。隨著研究深入，未來可能誕生更小尺寸、更低功耗的智能芯片，為人工智能、物聯網等領域帶來顛覆性變革。這項由中國科學家主導的原始創新，正在重新定義集成電路的發展邊界。
