中国科学家研制出全球首款碳基AI芯片

（原标题：中国科学家研制出全球首款碳基AI芯片）

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新芯片不仅以 1 和 0 的形式处理数据，还以第三种状态处理数据。

据报道，中国科学家取得了一项可能改变计算未来的突破性进展，开发出世界上第一个碳基微芯片，该芯片能够使用革命性的三元逻辑系统运行人工智能（AI）任务。

此项由北京大学和北京邮电大学研究人员牵头的创新标志着半导体技术的重大飞跃，有可能超越传统硅基芯片的局限性。

新开发的芯片采用碳纳米管（CNT），一种具有出色机械和电气性能的材料。

CNT 是由石墨烯片制成的微小圆柱形管，主要用作锂离子电池中的导电添加剂。

然而，由于其优异的电导性、优异的稳定性和超薄的结构，CNT现在被视为下一代半导体的有前途的材料。

这一突破与传统硅芯片的不同之处在于，它采用三进制逻辑，而不是仅使用零和一的传统二进制系统。

新芯片不仅可以以 1 和 0 的形式处理数据，还可以以第三种状态处理数据，从而实现更快的计算速度，同时消耗更少的能量。

这种三元逻辑系统提高了同一物理空间内的数据传输效率，从而实现更快、更节能的计算。

研究团队利用一种称为源极栅极晶体管（SGT）的概念设计了一种新型碳纳米管晶体管。

通过调整栅极电压，CNT晶体管可以在三种不同的电流状态之间切换，从而为三元逻辑电路奠定了基础。

这种新设计有望克服当前芯片技术的局限性，特别是在功耗和处理速度方面。

为了测试新芯片的功能，研究人员通过模仿人类大脑神经元之间的连接构建了一个能够学习和推理的神经网络。

大量实验表明，基于 CNT 的神经网络在对手写数字进行分类时实现了完美的准确率，展示了其在图像识别和机器学习任务等人工智能应用中的巨大潜力。

首席研究员之一、中国科学院院士彭练矛，对碳基芯片技术的研究已有二十多年。

他的团队在开发高性能碳纳米管和实现对纳米管阵列的精确控制方面取得了显著进展。

2020年，他们制作出了8英寸的CNT晶圆，其集成电路性能优于类似的硅基器件。

这一成果巩固了我国在全球碳基半导体技术研究领域的领先地位。

新芯片不仅效率高，而且稳定性高、抗干扰能力强，非常适合用于高性能计算、机器学习、人工智能和低功耗存储设备。

它还可应用于物联网 (IoT) 设备，其中能源效率是一个关键因素。

尽管具有诸多优点，但碳纳米管芯片在集成密度方面仍落后于传统硅芯片。例如，Nvidia 于 2025 年 1 月发布的 RTX 5090 GPU 包含惊人的 920 亿个晶体管，远远超过了 CNT 技术目前的能力。

然而，碳基芯片的开发被视为半导体技术的下一个前沿，而中国目前在这场竞赛中处于领先地位。

彭练矛对碳纳米管芯片的未来表示乐观，并表示最终目标是在未来10到15年内让碳纳米管芯片成为主流。

如果成功，这项技术可以取代超级计算机、数据中心、智能手机和其他电子设备等广泛应用中的硅基芯片。

这一转变将标志着半导体行业的重大转变，为高性能、低功耗计算解决方案的新时代铺平道路。

https://tribune.com.pk/story/2533072/chinese-scientists-develop-worlds-first-carbon-based-ai-chip

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