当芯片制程逼近物理天花板，中国科研团队在原子尺度撕开一道新缺口。
2月23日，北京大学电子学院彭练矛院士、邱晨光研究员团队宣布重大突破：成功将铁电晶体管物理栅长缩减至1纳米原子极限，制备出迄今全球尺寸最小、功耗最低的铁电晶体管，成果发表于国际顶刊《科学・进展》。
1纳米相当于一根头发丝直径的八万至十万分之一。而台积电刚刚在2025年第四季度量产2纳米，计划2027年才启动1.4纳米风险试产。换句话说，北大团队直接跳过了1.4纳米，一脚迈进了“1纳米时代”。
更关键的是，这个1纳米晶体管工作电压仅需0.6伏——比主流芯片的0.7伏还要低，能耗比国际最好水平直降10倍！
图源：小红书@DeepMajor DuoMajor
目前主流的晶体管栅长还在12纳米以上，北大这一突破直接把尺寸压缩到原来的1/12；
美国此前研发的1纳米晶体管仅停留在材料实验阶段，而北大团队的成果实现了低电压、低功耗的实用化突破，工作电压仅0.6伏，比国际最优水平能耗降10倍；
过去的铁电晶体管要“干活”，得加高压、耗大电，而1纳米版本靠原子尺度的“电场魔术”，轻轻一碰就能高效工作，响应速度快到1.6 纳秒，眨一次眼的时间能完成上亿次操作。
简单说，这就像把原来的 “大卡车”，变成了能钻门缝、还省油10倍的 “超跑”，而且跑得更快、更稳。
这个“原子级小不点”，到底能改变什么？我们拆成三个看得见的场景：
现在的手机、智能眼镜为什么不敢跑太大AI模型？一跑就发热、掉电快。能耗降低10倍，意味着未来的手机可以直接本地运行现在只能在云端跑的复杂模型——你的下一部手机，可能真的会拥有“大脑”，而不是一个“传声筒”。
支撑ChatGPT等大模型的数据中心，耗电量堪比一座中型城市。大量电能都浪费在数据搬运和发热上。北大这项技术工作电压仅0.6V，与逻辑芯片兼容，可以直接嵌入未来的CPU、GPU中，打造真正高效的存内计算芯片。对于动辄年耗电几亿度的数据中心，哪怕能效只提升10%，都是千万级的成本节约。
这是让国内半导体人最兴奋的一点。当大家都在用极紫外光刻机死磕尺寸时，北大团队用创新的器件结构打破了物理极限。换句话说：不用最贵的机器，也能做出最先进的芯片。在“后摩尔时代”，换道超车比埋头苦追更聪明。
这项北大成果，跟深圳有什么关系？
深圳是中国半导体与AI产业的重镇。华为海思的芯片设计、比亚迪的智能驾驶、大疆的无人机AI视觉、还有扎堆在南山和龙华的AI芯片创业公司——所有这些，都被“功耗墙”卡着脖子。
北大这项技术的核心价值，是为高能效AI芯片提供核心器件底座。而深圳拥有全国最完善的AI+半导体产业链，以及产学研深度融合的创新生态，可成为这一前沿技术从实验室走向产业化的最佳土壤：
深圳的大普微电子等企业，早已深耕 AI 存储的“存算融合”技术，解决了GPU算力空转的行业难题，年产值突破10亿元。而1纳米铁电晶体管的核心优势正是 “存算一体”—— 既是计算器又是存储器，能直接与深圳企业的现有技术融合，快速推出下一代高效能 AI 存储芯片，填补国内高端市场空白。
深圳已集聚中芯国际、华虹公司、江波龙等上千家半导体企业，形成了从芯片设计、制造到封装测试、终端应用的完整产业链，2024 年半导体产业规模突破 3000 亿元。1 纳米芯片从实验室样品到量产产品，需要设计、封装、测试等多个环节的配合，而深圳能提供一站式的产业支撑，让前沿技术快速落地。
深圳是全国 AI 产业发展的核心城市，2024年 AI 核心产业规模突破1500亿元，覆盖智能终端、云计算、智能制造、自动驾驶等多个领域，对低功耗、高效能的 AI 芯片需求巨大。1 纳米芯片的能耗和性能优势，能直接满足深圳 AI 企业的核心需求，比如自动驾驶企业需要低功耗的车规级 AI 芯片，云计算企业需要高效的算力芯片，而这项技术能为深圳 AI 产业注入全新的核心动力。
深圳拥有哈工大（深圳）、南方科技大学等高校的集成电路研究院，还有鹏城实验室等顶级科研平台，能与北大等高校开展深度合作，围绕 1 纳米芯片的产业化进行技术攻关，同时深圳的天使投资、创业孵化体系完善，能为相关技术的创业团队提供资金和资源支持，让前沿技术快速转化为产品。
而且研究团队特别提到：制作工艺可与现有芯片产线兼容，无需大规模改造生产线即可实现规模化量产。对于正在发力半导体产业的深圳来说，这是一个“换道超车”的窗口期——不用跟在台积电、三星后面追制程，而是在能效、存算一体这些新赛道上跑在前面。
长期以来，全球先进晶体管技术一直由海外主导，从 10 纳米到 5 纳米再到 3 纳米，我们始终在跟跑国际制程路线。而北大这次的 1 纳米突破，不是简单的 “尺寸缩小”，而是通过机理创新打破了传统芯片的物理极限，这也是中国芯片首次在原子尺度的核心器件领域，实现与国际同行并跑，甚至局部领跑。
而深圳，正是这场芯片技术革命的精准落地场与产业验证港。
2026年2月，深圳市工业和信息化局印发的《深圳市“人工智能+”先进制造业行动计划（2026—2027年）》明确提出：“以AI芯片为突破口做强半导体产业，面向AI手机、AI眼镜、智能机器人等各类AI终端需求，研发高性能、高能效专用SoC主控芯片，支持存算一体、存内计算等新型架构处理器。”
该计划还将“14nm及以下车规级高阶智驾AI芯片”的国产替代列为重点方向。北大1纳米铁电晶体管的核心优势——存算一体、超低功耗——与深圳这份规划的产业方向高度契合。换句话说，深圳的产业政策已经为这项技术的落地提前铺好了路。
更值得一提的是，深圳本土早已生长出深耕存算一体技术的创新力量。
总部位于深圳福田的九天睿芯，是一家专注于存算一体AI芯片的公司。其核心技术正是“多层级存算融合架构”，通过深度融合存储和计算，在大模型推理领域实现高能效突破。今年1月，该公司刚刚完成B+轮融资，由福田引导基金体系内基金参与。
这家企业的存在说明：深圳不仅有对前沿技术的政策支持，更有承接这类技术的产业基础和本土创新团队。北大的1纳米铁电晶体管若能从实验室走向产业化，深圳的存算一体企业有望成为最先“接得住”的应用力量。
技术从实验室到量产，中间隔着“中试”这道坎。深圳在这一环节也有布局。
位于龙岗平湖的深圳平湖实验室（国家第三代半导体技术创新中心深圳综合平台），已具备为高端功率半导体材料和器件提供科研和中试服务的能力，可为新型产品的研发、国产软件工具验证、装备零部件测试提供全链条支撑。
实验室主任万玉喜在接受采访时还提到一个关键优势：深圳集中了第三代半导体等领域的大量头部应用企业，本地应用场景丰富、客户资源集中，能为技术创新和成果转化提供有力支撑。
资金也是技术落地的关键一环。深圳已设立一期规模50亿元的半导体与集成电路产业投资基金并投入运作，重点投向产业链关键领域和薄弱环节。今年1月发布的“深圳国资基金矩阵三年行动计划”，进一步明确重点支持半导体和集成电路、人工智能等硬科技领域。
这套“政策+产业+平台+资本”的组合拳，意味着深圳对北大1纳米这类前沿技术的承接，不是零散的偶然机会，而是系统性的产业布局。
那间堆满测试设备的北大实验室里，或许正孕育着下一代国产AI芯片的心脏。而这个只有头发丝八万分之一大小的晶体管，正在点亮下一代AI芯片的黎明。
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本文由未来科技窗整合发布
内容来源：科技日报
