在国家自然科学基金项目（批准号：92477201）等资助下，北京大学彭练矛-邱晨光团队在半导体非易失性存储器领域取得底层进展：创造性提出“纳米栅极电场增强机理”，成功研制出国际上尺寸最小、功耗最低的新型“纳米栅铁电晶体管”。相关成果以“0.6 V超低工作电压纳米栅铁电晶体管（Nanogate ferroelectric transistors with ultralow operation voltage of 0.6 V）”为题，于2026年2月13日在《科学·进展》（Science Advances）期刊上发表，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea5020

　　当前，全球芯片产业深陷冯·诺依曼架构固有的“存储墙”与“功耗墙”双重困境：存储与计算单元分离导致海量数据频繁搬运，能耗急剧攀升，严重制约高算力芯片的发展。铁电场效应晶体管（FeFET）被业界公认为突破传统架构局限、破解双重困境的关键路径。然而，传统FeFET仍需高操作电压（通常高于1.5 V），远超先进逻辑电路工作电压（0.7 V）。必须依赖高功耗电荷泵完成电压转换，严重制约AI大模型训练与推理的能效提升，成为全球半导体领域亟待攻克的共性难题。

　　面对这一全球性技术瓶颈，研究团队颠覆传统平板栅结构范式，创新性地设计出“纳米栅铁电晶体管”，将器件物理栅极长度微缩至1纳米极限尺度。通过调控纳米栅几何构型，巧妙利用尖端电场汇聚增强效应，在铁电层中构建高度局域化的强电场区，显著放大驱动场强，成功将铁电晶体管工作电压降至0.6 V——实现铁电存储器与先进CMOS逻辑单元电压完全兼容。该器件实现0.45 fJ/μm的超低能耗、1.6纳秒的高速读写。该研究首次揭示出铁电晶体管具有反常的尺寸微缩优势：栅长越小，电场增强越显著，器件存储性能得到大幅提升，打破了传统器件尺寸微缩的性能桎梏。

　　该成果突破了传统平板铁电体的矫顽电压限制，从物理层面上破解了非易失存储与逻辑电路长期存在的电压不匹配难题。制备出国际上迄今尺寸最小、功耗最低的铁电存储晶体管。打破芯片“存储墙”瓶颈，实现数据在存储与逻辑单元之间无障碍高速传输，为推动我国大算力AI芯片与超低功耗存储芯片的发展提供了关键基础器件支撑。

图 超低功耗纳米栅铁电晶体管机理、测试和应用展望