Сегнетоэлектрический транзистор 1 нм: прорыв Китая снизит энергопотребление ИИ

Китайские ученые сделали шаг, который еще недавно казался за пределами физического реализма. Исследовательская группа из Пекинского университета и Китайской академии наук разработала самый миниатюрный сегнетоэлектрический транзистор в мире.

Длина его затвора составляет всего 1 нанометр, что сопоставимо с размерами отдельных молекул.

Ключевая особенность новой архитектуры — нанозатвор, способный работать при напряжении 0,6 В. Это принципиально меняет баланс сил в микроэлектронике. Сегодня логические схемы оптимизированы под 0,7 В, тогда как энергонезависимая память требует кратно большего напряжения. В результате чипы вынуждены использовать повышающие схемы, которые расходуют энергию, замедляют работу и занимают место на кристалле.

Новый транзистор решает эту проблему на уровне физики. В качестве электрода затвора ученые применили металлическую однослойную углеродную нанотрубку, работающую как сверхтонкий наноконцентратор поля. Такое решение усиливает взаимодействие между сегнетоэлектрическим слоем и каналом, позволяя переключать поляризацию при рекордно низком напряжении без деградации характеристик.

Устройство выполнено на основе дисульфида молибдена (MoS₂) и демонстрирует впечатляющие параметры: отношение токов включенного и выключенного состояния достигает 2×10⁶, а время программирования составляет всего 1,6 наносекунды. При этом транзистор устойчив к эффектам короткого канала, которые обычно становятся фатальными при экстремальной миниатюризации.

Практическое значение технологии выходит далеко за рамки лаборатории. В современных ИИ-ускорителях до 90 процентов энергии уходит не на вычисления, а на перемещение данных между памятью и логикой. Совмещение рабочих напряжений устраняет этот барьер, открывая путь к более быстрым и экономичным нейропроцессорам, edge-ИИ и носимой электронике.

Исследователи подчеркивают, что предложенный принцип совместим с массовыми сегнетоэлектрическими материалами и не противоречит промышленным техпроцессам. Это делает разработку реальным кандидатом на внедрение в будущие поколения полупроводников.