Trung Quốc phát triển transistor 1 nm nhỏ nhất thế giới, hứa hẹn định hình chip AI thế hệ mới
Thanh Minh
06/03/2026
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh đã phát triển transistor ferroelectric có cổng chỉ 1 nanomet – nhỏ nhất và tiết kiệm năng lượng nhất hiện nay...
Đột phá này được kỳ vọng mở ra hướng đi mới cho chip trí tuệ nhân tạo, khi nhu cầu tính toán ngày càng tăng và các giới hạn của chip silicon truyền thống dần bộc lộ.
Theo trang Interesting Engineering, trong bối cảnh cuộc cạnh tranh công nghệ ngày càng gay gắt và nhu cầu tính toán AI tăng nhanh, những tiến bộ trong thiết kế transistor như vậy có thể trở thành nền tảng cho thế hệ chip mới, nơi hiệu suất, kích thước và năng lượng được tối ưu hóa ở mức chưa từng có.
BÀI TOÁN HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG TRONG KỶ NGUYÊN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
Sự phát triển của công nghệ bán dẫn trong nhiều thập kỷ qua đã làm thay đổi hoàn toàn cách con người giao tiếp và xử lý thông tin. Nhờ các con chip bán dẫn, việc liên lạc xuyên lục địa, chơi game trực tuyến với bạn bè ở xa hay xây dựng các siêu máy tính mạnh mẽ nhất thế giới đã trở thành hiện thực.
Tuy nhiên, khi các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán lượng tử phát triển mạnh mẽ, những hạn chế của kiến trúc chip silicon truyền thống cũng dần lộ rõ. Đặc biệt, sự bùng nổ của AI – vốn đòi hỏi xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ – đang khiến nhu cầu về sức mạnh tính toán tăng vọt, kéo theo mức tiêu thụ điện năng rất lớn và lượng nhiệt thải đáng kể.
Một trong những nguyên nhân chính khiến việc tính toán trở nên kém hiệu quả nằm ở thiết kế cơ bản của các chip hiện nay. Trong hầu hết các bộ xử lý silicon, khu vực lưu trữ dữ liệu và khu vực xử lý được tách biệt. Mỗi khi thực hiện một phép tính phức tạp, dữ liệu phải liên tục di chuyển qua lại giữa hai phần này.
Quá trình di chuyển dữ liệu đó tiêu tốn đáng kể thời gian và năng lượng, đặc biệt khi khối lượng dữ liệu ngày càng lớn. Điều này trở thành một rào cản lớn đối với các hệ thống AI hiện đại, vốn cần xử lý lượng thông tin khổng lồ trong thời gian ngắn.
Khi nhu cầu AI tiếp tục tăng, các nhà khoa học buộc phải phát triển những con chip lớn hơn, nhanh hơn và mạnh hơn nếu vẫn sử dụng kiến trúc truyền thống. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không phải lúc nào cũng hiệu quả, bởi nó dẫn đến chi phí sản xuất cao hơn, tiêu thụ năng lượng lớn hơn và phát sinh nhiều nhiệt hơn.
Vì vậy, giới nghiên cứu đang tìm kiếm những kiến trúc chip hoàn toàn mới. Một trong những hướng đi đầy triển vọng là mô phỏng cách hoạt động của não người. Trong não bộ, quá trình lưu trữ và xử lý thông tin diễn ra đồng thời tại cùng một vị trí, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tốc độ phản hồi.
Nếu nguyên lý này được áp dụng vào thiết kế chip, các bộ xử lý tương lai có thể vừa mạnh mẽ vừa tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều so với kiến trúc hiện tại.
TRANSISTOR 1 NM VÀ THAM VỌNG MỞ ĐƯỜNG CHO CHIP AI THẾ HỆ MỚI
Trong bối cảnh đó, nhóm nghiên cứu do nhà khoa học Qiu Chenguang tại Đại học Bắc Kinh và Peng Lianmao tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại transistor mới mang tên ferroelectric field-effect transistor (FeFET).
FeFET được xem là một ứng viên quan trọng cho các hệ thống tính toán mô phỏng não bộ. Khác với transistor truyền thống, loại transistor này có thể thực hiện đồng thời cả chức năng lưu trữ dữ liệu và xử lý thông tin tại cùng một vị trí.
Nhờ đặc điểm đó, FeFET có khả năng giảm đáng kể lượng dữ liệu phải di chuyển trong quá trình tính toán, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu suất xử lý. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn tồn tại một hạn chế lớn: quá trình ghi và xóa dữ liệu trên transistor đòi hỏi mức năng lượng khá cao.
Trong các mạch logic hiện đại, điện áp vận hành thường dưới 0,7 volt. Trong khi đó, FeFET truyền thống cần điện áp khoảng 1,5 volt để hoạt động. Các nhà khoa học ví điều này giống như việc phải dùng nhiều lực để mở một cánh cửa nặng.
Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một cấu trúc transistor hoàn toàn mới. Bằng các kỹ thuật chế tạo tiên tiến, họ đã thu nhỏ điện cực cổng của transistor xuống kích thước chỉ 1 nanomet.
Để dễ hình dung, một nanomet tương đương một phần tỷ mét, và thậm chí còn nhỏ hơn nhiều cấu trúc sinh học quen thuộc. Ví dụ, đường kính của một phân tử DNA vào khoảng 2 nanomet, nghĩa là điện cực của transistor mới chỉ bằng một nửa kích thước đó.
Đại học Bắc Kinh cho biết họ đã đăng ký bằng sáng chế cho cả quy trình chế tạo lẫn thiết kế transistor này. Nếu được thương mại hóa, công nghệ có thể góp phần xây dựng các trung tâm dữ liệu tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời hỗ trợ phát triển những bộ xử lý hiệu năng cao.
Việc chế tạo cấu trúc ở kích thước cực nhỏ này đòi hỏi độ chính xác gần như ở cấp độ nguyên tử. Tuy nhiên, chính sự thu nhỏ này đã giúp transistor tạo ra một điện trường hiệu quả hơn trong lớp vật liệu ferroelectric.
Nhờ thiết kế mới, transistor có thể hoạt động ở điện áp chỉ 0,6 volt, thấp hơn đáng kể so với FeFET truyền thống. Điều này giúp thiết bị chỉ tiêu thụ khoảng một phần mười năng lượng so với các transistor cùng loại trước đây.
Không chỉ tiết kiệm điện năng, transistor mới còn cho thấy hiệu suất xử lý rất cao. Theo nhóm nghiên cứu, thời gian phản hồi của thiết bị có thể đạt 1,6 nanosecond, cho phép thực hiện các phép tính với tốc độ cực nhanh.
Sự kết hợp giữa kích thước siêu nhỏ, hiệu suất cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp khiến công nghệ này được đánh giá có tiềm năng lớn trong việc phát triển các chip AI thế hệ mới.
Đại học Bắc Kinh cho biết họ đã đăng ký bằng sáng chế cho cả quy trình chế tạo lẫn thiết kế transistor này. Nếu được thương mại hóa, công nghệ có thể góp phần xây dựng các trung tâm dữ liệu tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời hỗ trợ phát triển những bộ xử lý hiệu năng cao.
Quan trọng hơn, đột phá này cũng mở ra khả năng phát triển các con chip ở quy trình dưới 1 nanomet trong tương lai – một cột mốc mà ngành bán dẫn toàn cầu vẫn đang theo đuổi.
Từ khóa:
Dòng sự kiện:
Trí tuệ nhân tạo -AICMC báo lãi trước thuế 612 tỷ đồng năm tài chính 2025, tương đương 111% kế hoạch và đặt mục tiêu doanh thu hơn 11.400 tỷ đồng trong năm 2026.
Một khi trung tâm dữ liệu đã đi vào hoạt động trên quỹ đạo, việc đưa con người lên bảo trì sẽ rất tốn kém và không thực tế. Vì vậy, robot và AI sẽ là đội kỹ thuật viên ngoài quỹ đạo…
Theo Bộ Năng lượng Mỹ, lò phản ứng muối nóng chảy được thiết kế để sử dụng ít nhiên liệu hơn và tạo ra lượng chất thải phóng xạ có thời gian tồn tại ngắn hơn so với nhiều loại lò phản ứng hiện nay...
Acer chính thức công bố Acer Day lần thứ 10, sự kiện thường niên sẽ diễn ra vào tháng 8 tới. Nhân dấu mốc 10 năm của chương trình, Acer giới thiệu “SHIFT THE GAME” là chủ đề xuyên suốt của năm nay trên toàn khu vực châu Á - Thái Bình Dương...
Khoảng 2/3 điện năng được sử dụng cho các trung tâm dữ liệu truyền thống, trong khi các trung tâm dữ liệu chuyên phục vụ AI chiếm khoảng 1/3. AI hiện chỉ tiêu thụ khoảng 0,5% lượng điện của thế giới. Nhưng vấn đề lại nằm ở chỗ khác…
Khi cuộc đua về giá, pin và thiết kế giữa các nhà sản xuất xe điện dần đi đến trạng thái bão hòa, trí tuệ nhân tạo (AI) đang nổi lên như yếu tố có thể tạo ra bước ngoặt mới cho ngành công nghiệp chế tạo châu Á…
Tổ chức Hợp tác Trí tuệ nhân tạo thế giới (WAICO) hướng tới mục tiêu thúc đẩy hợp tác quốc tế và quản trị toàn cầu về trí tuệ nhân tạo (AI), bảo đảm AI mang lại lợi ích, an toàn và công bằng...
Trung Quốc vừa ghi dấu một cột mốc mới trong lĩnh vực giao diện não - máy tính (Brain-Computer Interface - BCI) khi thực hiện thành công ca phẫu thuật thương mại đầu tiên trên thế giới sử dụng một thiết bị BCI xâm lấn đã được cơ quan quản lý cấp phép lưu hành…
Thay vì chỉ chạy đua xây dựng những mô hình ngày càng lớn và đắt đỏ, các doanh nghiệp hiện quan tâm nhiều hơn đến các mô hình thông minh và hiệu quả nhất…
Trong khi Apple và OpenAI vướng vào cuộc chiến pháp lý liên quan đến phần cứng AI, startup StepFun của Trung Quốc đã giới thiệu mẫu smartphone được xây dựng hoàn toàn xoay quanh các AI agent, thay vì chỉ bổ sung các tính năng AI lên nền tảng di động truyền thống…