北大团队打破非易失性存储手艺 研制纳米栅铁电晶体管构建自立知识产权系统

北京大学电子学院科研团队在半导体存储器领域实现重大突破，其研发的“纳米栅超低功耗铁电晶体管”为后摩尔时代芯片技术开辟了新路径。这项成果通过创新器件结构与物理机制，成功将铁电存储器的能耗降至国际领先水平，相关研究论文已发表于国际权威期刊《科学·进展》。

铁电晶体管作为新型非易失性存储器的核心器件，凭借铁电材料的极化特性实现数据存储，被视为突破“存储墙”瓶颈的关键技术。传统铁电存储器受限于工作电压高、物理尺寸大等问题，难以满足人工智能芯片对高能效的需求。邱晨光-彭练矛团队通过引入纳米栅极电场汇聚增强效应，首次研制出可在0.6伏超低电压下运行的铁电晶体管，单位面积能耗仅0.45飞焦耳每平方微米，较现有技术降低一个数量级。

研究团队进一步将器件物理栅长压缩至1纳米极限，创造了全球尺寸最小、功耗最低的铁电晶体管纪录。这种亚纳米级器件不仅为构建高性能芯片提供了新物理机制，其独特的纳米栅极设计更具有普适性——通过调控电场分布，可适配多种铁电材料体系，为后续技术迭代奠定基础。实验数据显示，该器件在保持非易失性存储特性的同时，开关速度达到纳秒级，满足人工智能计算对高速数据存取的要求。

技术转化方面，研究团队已围绕该成果布局专利体系，形成覆盖器件结构、制造工艺的完整知识产权保护网。其中三项中国专利（编号：202511671105.4 / 202511672017.6 / 202511674034.3）重点保护了纳米栅极设计与兼容现有CMOS工艺的关键技术，为后续产业应用扫清障碍。据透露，通过原子层沉积等标准半导体工艺，该技术有望快速实现规模化生产，开发出与现有NAND闪存架构、嵌入式系统芯片兼容的超低功耗存储解决方案。

这项突破标志着我国在新型存储器领域取得重要自主权，为人工智能、物联网等新兴产业提供了核心器件支撑。随着技术成熟度提升，基于纳米栅铁电晶体管的芯片有望在数据中心、边缘计算等场景实现能效比质的飞跃，助力我国突破国外技术封锁，构建自主可控的半导体产业链。