電子發燒友網綜合報道 2026年1月，國際頂級學術期刊《自然·電子》刊發的一項研究成果，讓全球半導體與算力領域為之矚目——北京大學人工智能研究院陶耀宇研究員、集成電路學院楊玉超教授團隊，在國際上首次實現后摩爾新器件異質集成的多物理域融合傅里葉變換系統。

這一全新計算架構將傅里葉變換計算速度從當前每秒約1300億次提升至每秒約5000億次，算力提升近4倍，能效提升超90倍，為新一代計算體系的發展開辟了全新路徑。

后摩爾時代的算力“天花板”與新器件的“尷尬”

經過近半個世紀的迭代，以晶體管微縮為核心的摩爾定律已進入瓶頸期，傳統硅基芯片面臨“微縮、功耗、存儲”三堵難以逾越的高墻，算力增長陷入“以功耗換性能”的困局。在此背景下，以憶阻器、光電器件為代表的后摩爾新器件，憑借獨特的物理賦能計算特性，被視為突破算力與能效困局的最大希望。然而，一個現實的難題橫亙在行業面前：這些新器件雖在簡單線性算子上表現優異，但支持的計算方式單一，無法適配實際應用中多樣化的算子需求，始終難以跨越“從實驗室到市場”的鴻溝。

針對這一行業難題，北京大學人工智能研究院陶耀宇研究員與集成電路學院楊玉超教授組成的科研團隊，展開了長期技術攻關。團隊瞄準在科學和工程領域應用極為廣泛的“傅里葉變換”這一通用計算方式，創造性地提出了一種多物理域融合計算架構。

該架構的核心創新在于“異質集成”與“物理域融合”。團隊將“易失性氧化釩器件”與“非易失性氧化鉭/鉿器件”這兩種適合做頻率轉換載體的新器件進行了系統集成。其中，易失性氧化釩器件擅長頻率生成調控，可完成實時旋轉因子生成；非易失性氧化鉭/鉿器件則在存算一體方面表現突出，能實現原位存算，避免數據頻繁搬移帶來的效率損耗與功耗增加。在這種架構下，不同的計算任務可以在其最適合的物理域（如電流、電荷、光等）中進行，從而最大化硬件的物理性能。

“這就像為不同計算任務匹配了最適配的‘工作車間’?！闭撐牡谝蛔髡摺⒈本┐髮W集成電路學院蔡磊博士形象地解釋，該架構首次實現一套硬件支持電流域、電壓域、頻率域、時間域等多物理域融合計算，讓復雜計算過程在新器件最適合的物理域中完成。

從實驗室到應用場景，破解前沿領域算力痛點

實驗數據顯示，這一全新的計算架構在性能上實現了顯著飛躍。在保證計算精度的前提下，該架構將傅里葉變換的計算速度從當前每秒約1300億次大幅提升至每秒約5000億次，運算速度提升近4倍。同時，得益于多物理域的優化匹配，新架構在降低計算功耗、減少存儲與互連資源消耗方面也表現出色。

此外，該架構實現了高達99.2%的傅里葉變換精度，能效提升達96.98倍。這意味著，在處理聲音、圖像等復雜信號轉換任務時，新架構不僅能“算得快”，還能“算得準”且“耗得少”。

這一技術突破的意義遠不止于性能參數的提升。陶耀宇表示，新的計算框架成功解決了后摩爾新器件的“算子譜系擴展”難題，使其能夠同時支持多種計算方式，真正讓新器件在實際應用中“跑起來”。

該成果的落地應用，有望為人工智能基礎模型、具身智能、自動駕駛、腦機接口、通信系統等前沿領域提供低延遲、低功耗的信號處理與計算支持。這不僅將加速新型器件在各大產業場景的落地應用，更標志著我國在新一代計算架構的研究上實現了突破，為在全球算力競爭中構建自主可控的技術體系奠定了堅實基礎。