北大团队全球首发全碳纳米管互补晶体管电路

看到这个成果时，业内不少人都挺兴奋的——2026年7月7日，北京大学电子学院梁学磊教授团队正式对外宣布，成功研制出全球首个基于全碳纳米管的互补场效应晶体管数字逻辑电路。这可不是什么小修小补，而是从器件到电路的一次系统性突破。

要理解这件事的分量，得先搞清楚互补场效应晶体管是什么。简单说，它通过垂直堆叠N型与P型器件构成，已经被国际器件与系统发展路线图列为2纳米以下技术节点的关键结构，预计2032年前后进入产业化阶段。而碳纳米管，凭借高载流子迁移率、低温工艺兼容性以及天然的三维集成能力，一直被看作后硅时代最有潜力的沟道材料。问题在于，过去这么多年，基于碳纳米管的真正互补结构器件和功能电路始终没能做出来。这个关键环节的空白，成了整个技术路线的一块心病。

梁学磊团队这次攻克的正是这块硬骨头。他们面对的主要技术瓶颈有两个：一是碳纳米管基P型与N型场效应晶体管的驱动能力难以协同，二是上层器件加工过程很容易让底层器件性能劣化。说白了，就是既要让上下两层“步调一致”，又不能互相拖后腿。团队的做法值得关注——他们彻底放弃了传统的掺杂路径，转而采用无掺杂CMOS设计理念，通过精细化的器件结构优化，在相同占位面积下，让顶层N型与底层P型晶体管实现了电学性能的高度均衡与精准匹配。

结果也很漂亮。制备出的互补场效应晶体管反相器，在0.2伏到1伏的宽工作电压范围内，都展现出优异的轨到轨输出特性和显著的能效优势。特别值得一提的是，在1伏供电条件下，峰值电压增益达到了164——这直接刷新了当前低维半导体互补场效应晶体管反相器的性能纪录。

有了这个核心器件打底，团队继续往前推，陆续构建出或非门、或门、与非门、与门这些基础逻辑单元，还成功实现了四晶体管静态随机存取存储器单元。在此基础上，他们最终研制出全球首个基于全碳纳米管互补场效应晶体管架构的五级环形振荡器——这一步，完成了从单个器件到复杂电路的系统性跨越。

可以确定的是，这项成果补齐了碳纳米管在互补场效应晶体管架构上的关键技术空白。对于面向人工智能和边缘计算场景的高密度近传感计算、感内计算体系来说，这无疑打开了一条全新的技术路径。接下来，就看这个方向能走多远了。