在全球半导体产业面临"功耗墙"制约的背景下，我国科学家在基础器件领域取得重大突破；北京大学电子学院邱晨光研究员与彭练矛院士团队联合攻关，成功将铁电晶体管的栅极尺寸缩小至1纳米尺度，创造出目前国际上功耗最低的存储计算一体化器件。 当前集成电路发展正面临严峻挑战。传统冯·诺依曼架构中数据需在存储与计算单元间频繁传输，这种"数据搬运"过程消耗了芯片60%以上能耗。尤其在人工智能应用场景下，大模型训练所需的万亿级参数运算更使能耗问题成为制约技术发展的关键瓶颈。铁电晶体管虽具备"存算一体"特性，但长期以来受限于较高工作电压要求。 研究团队创新性地采用原子级精度的纳米栅极结构设计，利用电场在极端尺度下的局域增强效应，实现了仅需0.6伏工作电压即可稳定操控铁电畴翻转。该数值不仅低于当前主流芯片的0.7伏基准电压，更突破了铁电材料的理论效能极限。实验数据显示，新器件的开关能耗仅为国际同类最优水平的十分之一。 该技术的突破性意义体现在三个维度：在基础研究层面，首次验证了亚纳米尺度下铁电效应的可控性；在工程应用层面，为开发新一代高能效芯片提供了可行路径；在产业发展层面，将助力我国在先进半导体器件领域实现换道超车。彭练矛院士指出，这项成果有望使未来智能手机的待机时间延长数倍，并使物联网终端设备摆脱频繁充电的困扰。 值得关注的是，研究团队采用了完全自主创新的制备工艺。通过精确控制原子层沉积和刻蚀技术，在硅基衬底上实现了1纳米栅极的可控制作。这种工艺路线与现有半导体产线兼容，为后续产业化推广奠定了基础。据行业专家评估——若该技术实现量产转化——可使数据中心年耗电量降低15%-20%。
这项成果不仅是一项技术突破，更是科研人员应对全球芯片产业难题的重要贡献；随着人工智能和物联网的发展，能效问题日益关键。北京大学的这项研究为我国在该领域争取战略优势提供了支持。未来若能实现产业化，将推动我国智能芯片自主创新，并为全球信息产业的绿色发展作出贡献。