清华大学吴华强教授团队将在IEDM 2025上首次公开基于Hf₀.₅Zr₀.₅O₂ (HZO)的 2TnF铁电增益单元（Fe-GC）单片三维（Monolithic 3D, M3D）芯片技术。该结构由2个垂直晶体管和n个可堆叠HZO基铁电存储器组成，实现了并行操作。利用铁电薄膜在侧壁上构建的高密度多比特存储节点能够高效地对大规模Q矩阵进行一次性缓存。
铪基2TnF铁电存储器器件与电路协同优化实现了高吞吐量和低读出成本，通过最小化动态矩阵-向量乘法中的数据移动来提高效率。其存储单元与读写电路的协同设计支持对频繁访问的自注意力矩阵进行映射，从而实现对Transformer网络的加速，整体性能相较于传统平面DRAM架构提升13倍。
清华大学吴华强教授团队在Hf₀.₅Zr₀.₅O₂（HZO）铁电存储器研究中展现出极强的技术连续性与方向前瞻性。其2025年5月发表于ACS Applied Electronic Materials 的综述文章 “Review on Ferroelectricity and Atomic Characterization of Hf₀.₅Zr₀.₅O₂ in FeRAM”，系统梳理了HZO铁电薄膜的相变机理、极化行为、界面工程、原子尺度表征方法与可靠性等问题，奠定了材料到器件层面的系统认识框架。文章回顾了主要存储器公司与科研机构在该领域的研究热点，讨论了铁电存储器器件所面临的挑战，并提出了未来有前景的研究方向。
基于该综述中总结的关键物理规律与优化策略，团队迅速在今年IEDM发表的“High-Throughput Monolithic3D Multi-bit Vertical 2TnF Ferroelectric Gain Cells for Computing-in-Memory toAccelerate Attention Mechanism in Transformer” 中实现了材料—器件—架构层的跨越式集成创新。
清华大学团队以极高的执行速度与方向精准度，在短期内实现了从材料物理理解到实际AI加速芯片实现的跨越，标志着HZO铁电材料研究已从“基础特性探索阶段”进入“功能化系统级创新阶段”。这不仅展现了团队在跨层协同设计（Device–Circuit–Architecture Co-Optimization）方面的国际领先实力，也为未来的单片三维铁电计算芯片（Monolithic 3D Ferroelectric Computing Chips）奠定了坚实的研究基础。
清华大学另一重大突破：全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”
值得一提的是，就在前几日清华大学在智能光子领域取得了重大突破，清华大学电子工程系方璐教授团队首创了可重构计算光学成像架构，研制了高分辨光谱成像芯片“玉衡”，实现了亚埃米级光谱分辨率，千万像素级空间分辨率的快照光谱成像，标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。
光谱记录着光在不同波长下的强度变化，揭示了物质与光的相互作用，是解析成分、结构与特性的“光学密钥”。然而，传统光谱测量受限于分光采集与固化结构，光谱分辨率与成像通量之间长期存在固有矛盾，成为光谱成像领域久未破解的科学难题。
研究团队基于智能光子原理，创新提出可重构计算光学成像架构，将传统物理分光限制转化为光子调制与计算重建过程。通过挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光重构特性，团队实现高维光谱调制与高通量解调的协同计算。
可重构计算光学成像架构
并由此研制出亚埃米级高分辨光谱成像芯片——“玉衡”。无需在波长维度牺牲通量，每个像素均可获取完整光谱信息，快照光谱成像的分辨能力（R=12,000）提升两个数量级，突破了光谱分辨率与成像通量无法兼得的，长期瓶颈。
与传统体型庞大、采集缓慢的高分辨光谱装置不同，“玉衡”芯片仅约2厘米×2厘米×0.5厘米，却可在400—1000纳米的宽光谱范围内，实现亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像，能在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息，并具备88 Hz 的快照光谱成像能力，为高分辨光谱成像开辟了新路径。
据悉，目前课题组正基于原理样片，加速工程化样机与系统级优化，并将在10.4米口径加那利大型望远镜（GTC）上进行测试应用。
小彩蛋！为何这枚芯片会取名叫“玉衡”呢？据清华大学解释称，玉衡之名：以光校衡天地。《尚书·舜典》有言“在璿玑玉衡，以齐七政”，古人以“玉衡”校定日月星辰的运行秩序。而今，科学家以同名之芯，校衡光的频谱与宇宙的奥秘。
“玉衡”是融合人工智能、集成光子学与材料科学的突破。未来，随着高分辨光谱获取范式的持续变革，以“玉衡”为代表的计算光谱成像技术有望以更小的体积、更高的分辨力、更广的应用边界，为材料科学、地球科学、天文科学开拓新的光谱天地。
《2025 AI PC 产业研究报告》重磅发布
为帮助PC领域硬件层、软件层、模型层及终端层各类玩家更清晰地了解AI PC行业的发展现状及未来发展趋势，半导体产业纵横重磅发布《2025 AI PC产业研究报告》。报告主要围绕AI PC行业宏观环境、AI PC产业链、AI PC最终用户调研分析、AI PC产品评测以及AI PC未来发展趋势进行分析。AI PC最终用户调研覆盖了北京、上海及深圳等中国一线城市，共收集终端用户及门店销售人员有效样本数量千余份。调研内容涵盖用户基本信息、AI PC认知度、产品功能偏好及行业未来发展趋势判断等多个方面。AI PC产品评测针对联想ThinkPad X9 14（Intel）以及联想小新Pro16c AKP10(AMD)两大设备进行AI PC评测分析，评测维度包括同模型不同量化大小对比、同模型不同参数规模模型对比、同机器不同推理设备对比。
报告获取：
1.报告售价：纸质版599元/本
2.购买方式：请扫码填写报告购买意向表
3.报告咨询：
微信号icviews2 或者Joy8432211
报告目录：
