近日，航空航天结构力学及控制全国重点实验室主任郭万林教授带领青年教师刘衍朋教授、博士生王小钒、陈晓凯等团队成员，设计并研发出一种全新的滑移铁电晶体管器件，可通过滑移铁电效应与莫尔势效应协同的双调控策略，在单个器件中实现超过3000种室温非易失极化态，并同步完成存储与计算功能。相关成果发表于国际顶级期刊《Nature Electronics》，为构建低功耗、高集成密度的新型存算一体AI硬件提供了重要思路。

人工智能的落地体验，始终被芯片性能上限牢牢束缚。从手机AI人脸识别、智能家居联动，到云端大数据分析、自动驾驶决策，都离不开芯片高效完成运算与存储的协同工作。但传统芯片采用“存储-运算分区”架构，数据必须在两个区域间反复传输，就像一台空转的洗衣机，既耗时又浪费电能，是当前AI硬件面临的重要挑战之一。

铁电材料曾被视作破解困局的关键，其具备类似“可擦写便利贴”的非易失性极化态存储特性——无需持续供电就能保留数据，是低能耗芯片的理想选择。通俗来讲，这种材料能“记住”自身状态，即便断电、撤去外力，状态也不会消失。我们可以把材料内部的分子、电荷想象成杂乱摆放的小磁针，施加电压或外力后，小磁针会被统一“掰”向一个方向，形成整齐排列的“极化态”，而这种状态的“记忆能力”，正是其核心优势。

郭万林教授解释，与电脑内存这类关机就丢失数据的易失性材料不同，铁电材料的实用性极强，手机闪存、银行卡磁条、新型传感器等设备，都依托这种“记忆能力”运转。但传统铁电器件可稳定区分的状态数量被限制在32种，好比一本只有32页的小册子，难以承载深度学习所需的海量复杂数据，成为限制其进一步应用于存算一体芯片的关键瓶颈。

围绕这一难题，郭万林教授团队历时四年深耕，研发出石墨烯/六方氮化硼滑移铁电晶体管，改写了铁电器件性能上限，将32种状态的“小册子”，升级为拥有3024种稳定状态的“百科全书”。

王小钒博士介绍，普通晶体管如同简单的电源开关，仅能控制电流通断，断电后便会“失忆”；而滑移铁电晶体管依靠两层超薄二维材料的层间滑动产生并保存“记忆”，即便断电也能留存状态，可以被视作“会滑动的记忆开关”，形象点说就像一台可精准调控的“电子算盘”。

其核心秘诀在于团队独创的“双智能旋钮”协同设计。两个“旋钮”分工明确又联动发力，让调控维度翻倍，打破了传统器件的单一调控局限。其中一个“旋钮”通过脉冲信号驱动材料层间轻微滑移，如同精准调节收音机调频，可精细改变极化强度，对应不同的信息存储状态；另一个“旋钮”则通过栅极电压锁定载流子浓度，像校准天平般稳固运算精度。这种双维度的调控模式，不仅让单个器件稳定工作状态跃升至3024种，更实现了存储与运算的同步协同。

在应用层面，该器件的极化状态可稳定保持超过10万秒，推算长期稳定性可达十年以上，同时具备良好的循环耐久性。在神经网络模拟验证中，基于该器件构建的ResNet-18模型在训练中量化的图像识别任务中达到93.53%的准确率，与理想浮点计算结果差距小于1%。

       研究团队指出，这类滑移铁电晶体管有望在未来边缘计算、物联网和类脑芯片中发挥重要作用，使终端设备在较低功耗下完成更复杂的信息处理，同时也为数据中心降低能耗提供新的器件方案。随着相关技术的持续完善与工程化推进，这一探索有望为下一代智能芯片的发展注入新的动力，也展现了重点实验室在前沿电子器件与智能硬件方向的持续创新能力。