Китайские исследователи представили сегнетоэлектрический транзистор с рекордно низким энергопотреблением

Новая разработка решает одну из ключевых проблем современной микроэлектроники — несовместимость рабочих напряжений логических схем и энергонезависимой памяти. В современных чипах логические элементы работают при напряжении около 0,7 В, тогда как NAND-флеш традиционно требует около 5 В и выше для операций записи. Это приводит к необходимости использования сложных схем преобразования напряжения, что увеличивает энергопотребление, площадь кристалла и задержки передачи данных.

По оценкам исследователей, в типичных ИИ-ускорителях от 60 до 90% энергии расходуется именно на передачу данных между памятью и вычислительными блоками, а не на сами вычисления, что становится серьёзным ограничением масштабирования производительности.

Группа под руководством исследователя Цю Чэньгуана и академика Китайской академии наук Пэн Ляньмао создала сегнетоэлектрические транзисторы с рабочим напряжением около 0,6 В, уменьшив физический размер затвора до 1 нм. По оценке рецензентов, устройства демонстрируют высокие характеристики памяти и впервые обеспечивают согласование напряжений между сегнетоэлектрической памятью и логическими транзисторами.

По словам авторов, физический механизм новой архитектуры позволяет передавать данные между памятью и вычислительными блоками при одинаковом низком напряжении без дополнительных барьеров, что обеспечивает высокую скорость взаимодействия при минимальном энергопотреблении.

Исследователи отмечают, что предложенный принцип является универсальным и может применяться к широкому спектру сегнетоэлектрических материалов. Кроме того, технология потенциально совместима со стандартными промышленными процессами, что повышает её шансы на коммерциализацию.

Ожидается, что в перспективе такие транзисторы могут использоваться в системах вывода больших языковых моделей, edge-вычислениях, носимой электронике и устройствах интернета вещей, где критически важны энергоэффективность и компактность.