image Thứ Năm, 28/05/2026

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

Chia sẻ

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...

Bằng các kỹ thuật chế tạo tiên tiến, Trung Quốc đã thu nhỏ điện cực cổng của transistor xuống kích thước chỉ 1 nanomet
Bằng các kỹ thuật chế tạo tiên tiến, Trung Quốc đã thu nhỏ điện cực cổng của transistor xuống kích thước chỉ 1 nanomet

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.

Dòng sự kiện:

Trí tuệ nhân tạo -AI

Đào tạo nghề cho robot: Trung Quốc chuẩn bị đưa máy móc gia nhập lực lượng lao động

Những kỹ năng robot được học rất đa dạng: dọn dẹp nhà cửa, massage, sắp xếp hàng hóa trên kệ siêu thị, sửa chữa kim loại hay làm việc trên dây chuyền công nghiệp…

18:45 22/05/2026
ADI chi 1,5 tỷ USD mua lại Empower Semiconductor, mở rộng giải pháp nguồn điện cho AI

Thông qua thỏa thuận này, ADI và Empower hỗ trợ định hình kiến trúc cung cấp điện năng cho AI cũng như các ứng dụng đòi hỏi năng lực tính toán cao.

18:45 22/05/2026
VinFuture 2026 nhận 1.819 đề cử từ 117 quốc gia và vùng lãnh thổ

Giải thưởng Khoa học Công nghệ toàn cầu VinFuture vừa khép lại vòng đề cử mùa giải 2026 với 1.819 hồ sơ đến từ khắp thế giới, đồng thời ghi nhận mạng lưới hơn 17.000 đối tác đề cử đến từ 117 quốc gia và vùng lãnh thổ...

20:48 19/05/2026
Gần 450 đội thi từ khắp châu Á tham gia Asian Hackathon for Green Future 2026

Cuộc thi hướng đến mục tiêu tìm kiếm và hỗ trợ các sáng kiến công nghệ có khả năng ứng dụng thực tiễn để giải quyết những thách thức môi trường cấp bách tại châu Á, đồng thời thúc đẩy tinh thần đổi mới sáng tạo và hợp tác liên ngành trong thế hệ trẻ...

20:48 19/05/2026
Trung Quốc tăng tốc xây dựng mạng lưới sức mạnh tính toán quốc gia

Trung Quốc tham vọng biến hạ tầng trí tuệ nhân tạo (AI) thành một loại tiện ích công cộng tương tự điện, nước hay viễn thông...

10:19 18/05/2026
Thêm giải pháp AI "Make in Vietnam" đạt chuẩn quốc tế về chống giả mạo khuôn mặt

CIVAMS.FACE-FAS, giải pháp chống giả mạo khuôn mặt do CMC ATI phát triển, vượt qua bài đánh giá iBeta Level 1 theo tiêu chuẩn ISO/IEC 30107-3, tiếp tục ghi dấu năng lực AI “Make in Vietnam” trên các bảng xếp hạng quốc tế.

09:10 14/05/2026
CMC tái cấu trúc Khối Công nghệ và Giải pháp, thúc đẩy mục tiêu chuyển đổi AI

CMC hợp nhất năng lực tư vấn vào CMC TS, bổ nhiệm ông Nguyễn Hải Sơn làm Quyền Tổng Giám đốc, đồng thời đưa AI-X trở thành trục tăng trưởng chính trong chiến lược giai đoạn 2026-2030...

11:07 13/05/2026
Qualcomm chính thức khai trương Trung tâm R&D tại Hà Nội

Trung tâm sẽ góp phần củng cố mạng lưới R&D toàn cầu của Qualcomm Technologies thông qua việc tận dụng nguồn nhân lực công nghệ đang trên đà phát triển nhanh chóng tại Việt Nam, đồng thời thúc đẩy các mối quan hệ hợp tác chặt chẽ hơn tại địa phương...

15:55 12/05/2026
Công nghệ điều hướng: 'Phao cứu sinh' cho thu nhập và an toàn của người lái xe 2 bánh tại Việt Nam

Nghiên cứu mới tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương nhấn mạnh vai trò thiết yếu của các công cụ định tuyến theo thời gian thực, cảnh báo an toàn và hướng dẫn bằng giọng nói trong việc hỗ trợ người tham gia giao thông bằng xe hai bánh tại Việt Nam.

19:11 11/05/2026
Kiến tạo mô hình hạ tầng năng lượng xanh dùng chung tại Việt Nam

Việc kiến tạo hệ sinh thái hạ tầng năng lượng xanh dùng chung đánh dấu bước ngoặt chiến lược nhằm hóa giải "nút thắt" về trạm sạc và đổi pin, tạo động lực thực tế để thúc đẩy lộ trình điện hóa giao thông tại Việt Nam…

15:56 07/05/2026