【匠师共研】系列之二：解锁铁电材料密码，铺就类脑存算一体工程化之路

当类脑智能成为打破传统算力瓶颈的核心方向，材料创新与工程化落地的协同探索愈发关键。近日，泰克技术大牛中国区技术总监张欣与华东师范大学专家田教授展开深度对话，围绕“铁电赋能类脑”主题，从材料机理、器件研发到测试赋能，全方位拆解从实验室创新到存算一体工程化的进阶之路。

“铁电材料的独特性，是类脑器件研发的核心密码。”田教授开篇点明核心。他介绍，铁电材料因晶体结构对称性破缺，内部偶极子在外加电场作用下可有序排列形成铁电畴，而其畴方向反转时并非仅有“上下”两态——通过调控电场振幅与持续时间，能实现丰富且非易失的中间态，这与生物大脑突触的可塑性高度契合，为类脑器件设计提供了天然的材料基础。

基于这一机理，田教授团队深耕十年，走出三条核心技术路径。其一，通过铁电调控半导体电导，以欧姆定律、基尔霍夫定律实现神经网络矩阵乘加，模拟大脑皮层计算；其二，创新构建铁电忆容结构，利用位移电流与电容和电压变化率的线性关系，规避焦耳热问题，实现低功耗存算一体信息处理；其三，突破铁电畴调控技术，将半导体转化为可重构的PN/NP结，让光电探测器实现多状态响应，打造“感存算一体”的类脑视网膜系统，直接对自然光图像进行神经网络计算，为边缘计算提供新方案。

相较于CPU、GPU依赖存储器交互导致的延迟、高能耗问题，铁电类脑器件以“硬件仿生”思路，直接构建电子突触与神经元网络，从根源解决算力痛点。但新器件的研发，离不开精准测试设备的支撑。田教授结合多年科研实践，提出了关键需求：“铁电类脑器件需要大量中间态表征，现有设备在纳安以下小电流测试时速度偏慢，一条转移曲线可能要等数分钟；同时，阵列验证阶段需要多通道并行测试，现有设备通道规模难以满足大规模矩阵乘加运算需求。”

这些来自一线的真实诉求，正是泰克技术迭代的核心方向。张欣回应道，针对小电流测试速度与通道密度两大痛点，全新推出的机架式源表已实现关键突破：1U高度设计，单主机可搭载6个SMU通道，噪声电流控制在10皮安以内，采样速率达1兆/秒，兼顾低电流测试精度与速度；更支持通过TSP link总线多台堆叠互联，实现上百个通道的同步并行工作，且各通道可独立控制，完美适配阵列化测试的规模化需求。此外，该设备可与4200系列无缝协同，形成“高精度基础表征+规模化阵列测试”的完整解决方案。

“测试设备的迭代，是工程化落地的重要支撑。”田教授对此高度认可。他表示，团队的核心目标是推动铁电类脑技术与先进CMOS工艺兼容，实现大规模存算一体神经网络的工程化落地。这一过程中，既需要攻克单个器件的性能优化，更需要通过阵列验证验证技术可行性，而泰克的多通道、高速度测试方案，恰好解决了规模化验证的核心痛点。

谈及未来，田教授透露，团队已搭建成熟的微纳工艺平台，正面向全国招募材料、电路、微电子、计算机等多学科背景的青年老师与硕博研究生，共同攻克低能耗类脑智能的工程化难题。泰克也表示，将持续开放硬件接口与软件定制能力，从铁电材料的微观机理探索，到存算一体器件的工程化突破，4200始终作为科研核心工具，见证并赋能着“匠师共研”的每一步。未来泰克也将与科研团队深度联合开发，把训练、推理等功能模块集成到测试系统中，为铁电类脑器件的工程化之路保驾护航。

从铁电材料的微观机理探索，到存算一体器件的工程化突破，这场“匠师共研”的对话，彰显了科研创新与测试赋能的双向奔赴。未来，泰克将继续以精准测试技术为支点，与科研工作者携手，推动铁电类脑技术从实验室走向产业化，为智能终端、边缘计算、医疗设备等领域注入全新算力动能。查看解决方案更多详情，请登录：https://www.tek.com.cn/solutions/application/material-science。

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