從生物大腦出發的一次工程對話

當AI算力競賽愈演愈烈，一條源于生物大腦的技術路徑，正在悄然重塑半導體器件與系統架構。近日，泰克專家在展臺與類腦器件領域資深研究者萬老師展開深度交流，圍繞“器件如何賦能系統、打通從生物大腦到新型半導體應用的工程路徑”這一核心議題，探討類腦計算背后的器件邏輯與現實挑戰。

從尖峰信號出發：類腦計算的器件原點

萬老師指出，傳統計算體系依賴二進制邏輯，而生物神經系統的信息交互本質是尖峰信號（spike）。在自然界中，昆蟲和微生物能夠在極低能耗、極簡結構下完成復雜任務，這與當下算力堆疊式AI架構形成鮮明對比。現實世界的諸多應用，并不依賴高精度數值計算，而更接近模擬計算與動力學過程的協同。

正是在這一認知基礎上，其團隊將研究重心放在神經形態器件上，希望在器件層面復刻生物智能的高效與魯棒性。

憶阻器與晶體管：器件路線的雙重探索

在器件選擇上，萬老師團隊主要聚焦兩條技術路線：憶阻器與晶體管型器件。非易失性憶阻器適用于存算一體架構中的高精度計算；而動態憶阻器因其易失性和信號衰減特性，更貼近生物神經系統的時間動力學行為，能夠同時承載刺激幅值與時間信息。

與此同時，多柵極晶體管結構為類腦系統提供了另一種可能——突破二維互聯限制，向更高密度的三維互聯網絡演進，為大規模類腦系統構建提供新的工程路徑。

測試成為關鍵變量：從器件走向系統的必經之路

隨著器件響應速度不斷提升，測試與表征逐漸成為類腦器件工程化過程中不可忽視的關鍵環節。萬老師提到，其團隊已實現納秒級響應器件的研發，對測試系統在速度、精度和同步性方面提出了更高要求，尤其是在尖峰信號捕捉與時序一致性上。

此外，類腦研究往往需要光學與電學平臺的協同工作，這對測試系統的開放性與可定制能力提出了挑戰。泰克4200 A-SCS半導體參數分析系統所提供的開放接口與自動化能力，有效降低了多平臺協同測試的復雜度，使科研人員能夠將更多精力投入到器件機理與系統構建本身。

走向工程現實：規模化與探索并行

談及未來方向，萬老師將類腦研究概括為“兩條路徑并行”：一方面，持續推動器件性能提升與系統規模化，探索可落地的工程應用；另一方面，堅持對尖峰動力學等基礎問題的探索，以邏輯推理和結構創新挖掘新的計算范式。

例如，基于尖峰編碼的儲池計算網絡，無需反向傳播訓練，依托時間與空間的隨機性即可完成非線性映射，在光信號處理、邊端計算等場景中展現出低功耗與低成本潛力。

｜匠師共研，讓工程走得更遠｜

這場圍繞類腦器件展開的匠師對話，不僅呈現了生物智能與半導體工程之間的深層聯系，也再次印證：當器件不斷突破極限，測試正在成為連接科研想象與工程現實的關鍵橋梁。泰克將持續以開放的測試平臺與定制化解決方案，支持類腦器件等前沿研究，與科研工作者共同推進從生物啟發到工程實現的創新進程。