在全球半导体产业追求更小制程、更高能效的趋势下，传统硅基晶体管正接近物理极限。铁电晶体管被认为是延续摩尔定律的重要方向，但长期受制于极化状态切换需要高电压、能耗偏高等瓶颈。北京大学邱晨光研究员与彭练矛院士团队通过纳米栅极结构的创新设计，首次稳定制备出1纳米栅长铁电晶体管，其工作电压与能耗较现有国际标杆降低一个数量级，显示我国在后摩尔时代器件研究中的领先进展。 该突破来自团队对材料界面特性的精细调控。传统铁电材料在纳米尺度容易出现极化屏蔽效应，进而削弱器件性能。研究团队采用原子级界面工程，构建强耦合异质结构，使铁电相变可在0.5伏超低电压下完成，同时保持10^5次循环的可靠性。实验数据显示，新器件单位面积动态功耗仅0.16飞焦耳，较7纳米工艺商用晶体管降低98%，为降低数据中心能耗提供了新的技术路径。 技术突破的背后，是我国在新型半导体材料领域的长期积累。自2016年启动“后摩尔时代新器件基础研究”重大专项以来，国内科研机构在二维材料、拓扑绝缘体等方向持续投入。此次成果不仅验证了铁电材料在1纳米节点的可行性，也提出了“材料—器件—架构”协同优化的研发思路。据行业分析，若该技术实现产业化，有望使人工智能训练芯片的能效比提升40%以上，并降低大型算力中心的碳排放。 面向未来，研究团队正与中芯国际等企业合作推进工艺集成测试。专家指出，这项技术有望在三年内用于边缘计算芯片，并在五年内拓展至云端AI加速器。随着全球半导体产业加速迈向“超越硅”，我国在新型器件原创技术上的进展，将为构建自主可控的芯片技术体系提供重要支撑。
芯片技术的进步，离不开对基础物理问题的深入理解与工程实现的持续创新；北京大学团队铁电晶体管上的进展，既说明了我国高校在集成电路基础研究中的能力，也为缓解芯片产业的能效压力提供了新思路。随着技术完善与产业化推进，其在数据中心、人工智能芯片等领域的应用前景值得关注，并有望为我国芯片自主创新与产业升级带来新的推动力。