近日,北大团队把铁电晶体管的物理栅长做到1纳米的消息,引起关注。简单说,这帮科研人员造出了迄今尺寸最小、功耗最低的铁电晶体管,成果发在了《科学·进展》上。消息一出,有人喊加油,盼着早点摆脱被卡脖子的日子;有人质疑发在美国期刊会不会泄密;还有人直接开嘲讽,说别光吹牛,得真干出来。
先说这次突破到底突破了什么。现在AI芯片普遍有个头疼的问题叫“内存墙”——数据存储和计算在两个地方,来回调用又慢又费电。铁电晶体管牛就牛在它存算一体,像人脑神经元那样,存储和计算在一块儿完成,天生适合AI。但过去这玩意儿有个硬伤:要让铁电材料干活,得给它上高电压,能耗蹭蹭往上涨。
北大团队的做法很巧妙,他们把晶体管的栅极做到1纳米,原子尺度,相当于在材料内部造了个超级电场,只用0.6V的低电压就能让它翻转工作。结果就是能耗比国际最好水平直接降了一个数量级。用邱晨光的话说,这叫对电场进行了“杠杆放大”。
有人问发美国期刊会不会泄密,这其实是个老话题。科学研究发顶级期刊是全球通行做法,一方面证明成果经得起同行评议,是真东西;另一方面,核心技术体现在怎么设计和造出来,论文公开的是原理性突破,真正的工艺诀窍还在实验室里。
有人嘲讽光吹牛不实干。有人称:来看看殖人阴阳怪气也是一乐事。其实,彭练矛院士团队在碳基芯片、新型器件领域深耕了二十年,这次突破不是凭空冒出来的。而且这类基础器件突破,离真正装进手机、服务器确实还有距离,需要产业界接力把它变成可量产的技术。
还有更深一层的意义,可能很多人没意识到。现在全球芯片竞赛,不光是拼谁的光刻机更先进、制程更小,还有一条暗线是拼架构创新。西方在传统硅基芯片上筑起高墙,中国科研团队正尝试从底层器件换条赛道。铁电晶体管如果真能大规模应用,未来的AI芯片可能不再需要那么依赖极致的制程微缩,靠新原理也能把算力和能效提上去。这就像别人堵死了大路,你发现了一条小路,虽然窄,但能走通,而且可能更近。
还有个现实价值被低估了——降低数据中心的能耗。现在随便一个大厂的数据中心,电费都是天文数字。邱晨光提到,这种超低功耗的晶体管能为构建高能效数据中心提供核心器件。如果未来服务器里的芯片能耗能降一个数量级,省下来的电和成本是惊人的。
网友说“加油干,早日实现不被掐脖子”,这话实在。但换个角度看,这次突破的意义或许不只是不被掐脖子,而是开始在某些基础领域跑到了前面。以前我们更多的是追赶者,别人定规则、我们照着做。现在这种新型器件,我们手里有原创性的东西,可以在下一代芯片的规则里加上中国方案。
当然,从实验室到生产线,从1纳米原型到真正装进手机、服务器,这条路不会短。需要材料、工艺、设计全链条的配合,也需要产业界敢于试错和投入。但至少,这次突破让人看到,在芯片这场长跑里,中国不仅有耐力,也开始有爆发力了。
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