比DNA还细，中国声称已研制出世界上最小、能效最高的晶体管

2026年2月13日，北京大学电子学院的团队在国际期刊上发表了研究论文。他们介绍了新型铁电场效应晶体管的进展。这个成果把栅极部分做到了极小尺度，引起半导体领域广泛讨论。

团队成员长期关注纳米尺度器件。邱晨光研究员和彭练矛院士带领大家，从材料选择开始一步步推进。博士后和研究生负责具体实验和数据处理，整个过程体现了集体协作。

人工智能芯片现在面临能耗难题。存储单元和计算单元分开设置，数据每次传递都要额外消耗电力。数据量越大，浪费就越明显。数据中心因此用电量快速增加。

传统铁电晶体管本来可以把存储和计算放在一起，像神经元一样工作。可是写入数据需要的电压一直偏高，无法和普通逻辑电路匹配。这个差距让它难以进入实际生产线。

研究者选用金属性单壁碳纳米管作为栅极材料。这种管子天然细长，适合做成极小结构。沟道部分用了二维材料，整体叠加成多层组合。设计重点在于让电场更集中。

纳米栅极的形状帮助电场在铁电区域高度汇聚。原来需要较高电压才能翻转的极化状态，现在用低得多的电压就够了。器件工作电压降到和逻辑电路相兼容的水平，能耗也大幅减少。

开关操作完成得很快，响应时间达到很高水平。循环测试后性能保持稳定，数据保留能力强。这种特性让它适合高性能计算场景。

器件在缩小尺寸时没有出现常见失控问题。相反，栅极越小，电场汇聚效果越好。这和传统晶体管缩小时的困难形成对比，为更小节点芯片打开新思路。

这种晶体管栅极尺度比DNA分子还细，创造出目前尺寸最小的同类记录。能效也达到最高水平之一。研究人员说，它和人工智能芯片未来方向高度匹配。

北京大学已经为工艺和设计提交专利申请。专利覆盖结构创新和制造方法，形成保护体系。团队整理实验记录，为下一步验证做准备。

整个研制从材料生长到电学测试历时较长。研究生每天处理转移操作，博士后完成仿真对比。彭练矛院士审阅数据，邱晨光研究员把关方向。

成果发布后，科技媒体陆续报道。重点提到存算一体潜力，以及对数据中心能效的帮助。业界讨论集中在如何把实验室原型推向应用。

目前这个晶体管还在实验室阶段。碳纳米管大规模生产需要解决纯度和排列问题，二维材料晶圆级集成也待完善。良率提升是下一步重点。

国家科研项目提供支持。团队继续改进器件，准备阵列测试。目标是桥接基础研究和工程需求之间的差距。

铁电材料双稳态特性让信息无需持续供电就能保存。三端结构便于集成到计算电路，实现类似脑神经的融合。设计对多种铁电体系都有指导意义。未来通过标准工艺兼容，有望开发出实用芯片。研究显示，这条路线绕开一些传统依赖，为差异化技术提供切入点。

邱晨光研究员接受采访，强调低电压低能耗对高算力人工智能的重要性。团队把精力放在更多验证和扩展上。这项工作为亚纳米节点芯片制造提供实验依据。人工智能对高效硬件的需求越来越迫切，这样的器件正好契合。

从概念提出到实验验证，研究者克服了电压匹配的瓶颈。电场汇聚机理成为关键突破点，让铁电存储真正进入低压时代。这个成果丰富了芯片技术选项。团队还在优化可靠性，争取早日看到实际应用效果。