未来手机有望「超长待机」！　北大团队研发新型电晶体管

▲北京大学团队研发新型电晶体管。（图／翻摄光明日报，下同）

记者陈冠宇／综合报导

北京大学电子学院团队成功研发出新型「纳米（台湾称「奈米」）栅超低功耗铁电晶体管」，为解决晶片高能耗问题找到了新路径。未来智慧手机实现超长时间待机、物联网感应器电池续航数年、穿戴式设备无需频繁充电等，都可能成为现实。

陆媒《光明日报》报导，北京大学电子学院团队成功研制出一种新型「奈米栅超低功耗铁电晶体管」，它就像一个能量消耗极低的「记忆开关」。相关成果日前线上发表于国际学术期刊《科学进展》（Science Advances）。

团队研究员邱晨光介绍，此新型电晶体管用一个极其巧妙的设计，打破了传统芯片（晶片）的一大难题：电脑和手机处理器（CPU）在处理数据时，储存和计算是分开的，数据在两个模块之间来回搬运，不仅费时，也很费电。

铁电晶体管被寄予厚望，就是因为它能「存算一体」，断电了资讯也不会丢失，但是它的致命缺点是操作电压太高，导致功耗巨大，难以实际应用。邱晨光指出，研究团队的突破在于，他们把晶体管的关键部件「栅极」（gate，台湾称「闸极」），缩小到了1奈米。

在这个尺度上，团队造出一个极细的「电场探针」。通电后，电场能量会像水流汇聚到针尖一样高度集中。结果就是，只需施加0.6伏的微小电压，就能轻松拨动这个「开关」，完成数据储存。邱晨光举例：「就像用一根极细的针把力量集中在一点，轻松撬动了原本需要大力气才能搬动的重物」。

这种设计打破了传统铁电晶体管的物理限制，让电压效率提升至125％，真正实现了超低功耗下的数据高效储存。这组数据意味着，第一，电压更低：0.6伏的工作电压，低于现在主流晶片的0.7伏；第二，能耗骤降：开关能耗比国际最好水准降低了一级；第三，效率突破：电压效率首次突破了铁电材料的理论极限。

「如果未来走向实用，搭载这种芯片的手机、可穿戴设备、自动驾驶仪、云端服务器，都能用极少的电量完成大量计算和存储任务」，团队中的院士彭练矛说，对于正在飞速发展的AI技术来说，这是一剂良药。

彭练矛指出，如今的大模型和晶片都是「电老虎」，能耗已成为继续提升算力的最大阻碍，而这种「越小越省电、越小越好用」的新器件，为突破这堵墙打开了一扇新的大门。