1. 北京大学梁学磊团队在碳纳米管单片三维集成与传感-计算一体化电路研究中取得重要进展

2. 北京大学物理学院朱华星团队揭示强相互作用中关联函数的微扰对偶现象

3. 上海交大集成电路学院朱敏课题组与IMEC联合发表自选通存储器综述文章

1. 北京大学梁学磊团队在碳纳米管单片三维集成与传感-计算一体化电路研究中取得重要进展

互补场效应晶体管（Complementary Field-Effect Transistors, CFET）技术通过将N-FET与P-FET垂直堆叠，被视为继FinFET/GAA纳米片之后，进一步提升逻辑密度、缩短互连长度并缩减单元面积的关键架构。国际半导体器件与系统路线图（International Roadmap for Devices and Systems, IRDS）已将CFET列为亚2nm技术节点的重要器件形态，并预测其将在2032年前后进入实际应用阶段。在近期的IEDM、VLSI等国际会议上，台积电、imec和三星等企业与研究机构相继展示了面向CFET的硅纳米片垂直堆叠、顺序集成、介电隔离、接触工程及工艺热预算控制等关键技术进展，表明CFET已从概念验证阶段迈入面向制造集成的系统攻关阶段。二维半导体与碳纳米管被公认为后硅时代重要的晶体管沟道候选材料。目前，基于二维半导体以及二维材料/硅混合集成的CFET器件与电路已有报道，显示出原子级薄沟道材料在垂直互补器件中的巨大潜力。然而，兼具高迁移率、低温后端工艺兼容性以及三维集成优势的碳纳米管材料，至今尚未实现真正意义上的CFET器件与电路。

近日，电子学院梁学磊团队成功研制出基于全碳纳米管的CFET架构数字逻辑电路。针对碳纳米管P/N器件驱动能力不均衡以及上层工艺导致底层器件性能退化等挑战，团队采用无掺杂CMOS策略，通过优化器件结构设计，使顶层N-FET与底层P-FET不仅保持完全相同的占位面积，而且实现了性能的高度平衡与完美匹配。

图1. 碳纳米管CFET器件结构及顶层N-FET与底层P-FET性能的高度平衡与完美匹配

由此制备的CFET反相器在0.2–1 V的宽电压范围内均表现出极佳的轨到轨传输特性和低功耗优势。在1 V工作电压下，电压增益最高可达164，为当前低维半导体CFET反相器中的最高值。得益于优异的器件稳定性和极高的噪声容限（61%–80% Vdd），团队成功构建了或非门、或门、与非门、与门、4管静态随机存取存储器（4T-SRAM）单元，以及首个基于全碳纳米管CFET架构的五级环形振荡器。

图2. 碳纳米管CFET反相器的性能及其与已有报道结果的对比

利用CFET架构所固有的双层碳管结构，团队还研制出三维堆叠光电二极管，不仅提升了光利用率，还实现了两层级联结构开路光电压约为单层结构的两倍，验证了三维架构下的可叠加增益。进一步，将三维光电二极管的输出直接耦合至CFET反相器的输入端，团队构建了首个三维集成的碳纳米管传感-计算一体化电路原型，在1200–1900 nm宽谱范围内实现了光功率与光谱信息的感知与逻辑处理，在1900 nm处的最小转换功率低至45 μW。

图3. 单片集成的3D传感-计算电路及其对光功率和光谱信息的感知与逻辑处理

这一成果不仅填补了碳纳米管CFET架构研究的空白，也为面向未来人工智能与边缘计算的高密度近感/感内计算架构提供了全新的技术方案。相关研究以“Monolithic Integration of Carbon Nanotube-Based Complementary Field-Effect Transistors with 3D-Stacked Photodiodes for Unified Sensing and Computing”为题，于2026年6月17日在线发表于《美国化学会·纳米》（ACS Nano）。北京大学电子学院博士研究生罗潇、章皓昱为论文共同第一作者，梁学磊教授为通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中国博士后科学基金等项目的资助与支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.6c04995

2. 北京大学物理学院朱华星团队揭示强相互作用中关联函数的微扰对偶现象

关联函数是量子场论中最基本的观测量之一。它们刻画了量子场在不同时空点之间的关联，是连接理论结构、散射过程和实验观测的重要桥梁。从正负电子湮灭的总截面，到对撞机中喷注和能量流的精密观测，关联函数都提供了一种理解基本相互作用的核心语言。

近日，北京大学物理学院理论物理研究所朱华星教授团队与麻省理工学院、欧洲核子研究中心的研究人员合作，首次在量子色动力学中建立了特殊构型下关联函数与威尔森圈（粒子在时空中沿闭合经典路径一圈所累积的相位）之间的对偶关系，并利用软-共线有效场论给出了系统证明。这个结果表明，QCD多点关联函数在适当极限下呈现出清晰的几何与动力学结构，为更深入研究关联函数的解析性质提供了新的可能性。

图1 四个电磁流算符位于x1，x2，x3，x4四个时空点，形成逐次类光极限的构型。两个算符之间只有无质量粒子才能传递信号，形成光锥奇异性

长期以来，多点关联函数的解析研究主要集中在具有高度对称性的理论模型中，例如极大超对称杨-米尔斯理论。在这类共形场论中，普林斯顿高等研究院的Juan Maldacena教授和合作者发现，当多个算符插入点依次趋近类光间隔时，关联函数会与沿类光多边形路径定义的威尔森圈发生深刻联系。这一“关联函数/威尔森圈对偶”揭示了量子场论中规范动力学与几何结构之间的内在关联，是现代理论物理中的重要结果。

然而，描述现实世界强相互作用的量子色动力学（QCD）并不是共形场论。由于强相互作用耦合常数会随能标变化，QCD中存在由非零β函数带来的共形对称性破缺。这使得在QCD中推广上述对偶关系面临根本困难：原本在高度对称理论中较为简洁的结构，在真实强相互作用中会被更复杂的多尺度动力学所修正。研究团队关注四个电磁流组成的关联函数，并考察相邻两点之间的时空间隔依次趋近于类光间隔的极限，见图。在这一极限下，关联函数会出现强烈的类光奇异性，其物理起源来自无质量粒子逐次沿类光方向传递信号导致的在壳奇异性。团队发现，这一极限天然对应于软-共线有效场论所描述的多尺度问题：硬过程由电磁形状因子刻画，共线传播由喷注函数刻画，而软胶子的长程相互作用则编织成一个闭合的类光多边形威尔森圈。这一因子化结构给出了一个简洁的公式：四点关联函数在逐次类光极限下的辐射修正，可以分解为威尔森圈、喷注函数和电磁形状因子的因子化卷积。换言之，复杂的QCD多点关联函数并非完全无序，而是在适当极限下呈现出清晰的几何与动力学结构。

基于这一新公式，研究团队首次给出了QCD中四点电磁流关联函数在逐次类光极限下超越一圈图的解析结果。该工作确定了由QCD非零β函数诱导的共形对称性破缺项。与以往主要在高度对称理论中研究关联函数/威尔森圈对偶不同，该工作首次在QCD这样的非共形规范理论中给出了关联函数/威尔森圈对偶的证明，为理解强相互作用中的多点关联函数提供了新的理论工具，例如电荷-电荷关联函数在背对背极限下就与本文研究的逐次类光极限存在密切联系。

该研究以“Duality between Correlation Functions and Wilson Loops in Gauge Theory from Effective Field Theory”为题，近期发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。论文作者包括北京大学物理学院理论物理研究所博士研究生庞兆言和朱华星，以及麻省理工学院博士后陈豪、欧洲核子研究中心研究员Pier Francesco Monni和Gherardo Vita。值得一提的是，论文的部分结果最早源于庞兆言本科毕业论文期间的研究工作。该研究得到国家自然科学基金、粒子物理前沿学科创新引智基地、美国能源部和欧洲研究理事会等支持。

3. 上海交大集成电路学院朱敏课题组与IMEC联合发表自选通存储器综述文章

6月17日，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）朱敏课题组联合比利时微电子研究中心（IMEC）Taras Ravsher、Sergiu Clima、Daniele Carbin等研究人员，在《Materials Today》共同发表题为“Chalcogenide Selector-Only Memory”的综述论文。该工作系统总结了近年来快速发展的自选通存储器（Selector-Only Memory，SOM）技术的发展历程、材料体系、存储机理及未来应用前景，为新型高密度存储器的发展提供了重要参考。

面向人工智能时代的新型存储技术

随着人工智能大模型、云计算和数据中心的迅猛发展，数据存储需求呈指数级增长。传统存储架构在容量、速度、能耗和成本等方面面临越来越严峻的挑战。如何构建兼具高速、低功耗、高密度和低成本的新型存储器，已成为国际学术界和产业界共同关注的关键问题。自选通存储器（SOM）是2021年由IMEC的Taras Ravsher等人首次提出的新型存储技术。与传统三维存储器依赖“开关+存储单元”结构不同，SOM利用双向阈值开关器件（Ovonic Threshold Switch, OTS）在正负偏压操作后阈值电压差异实现信息存储，将开关与存储功二合一，从根本上简化了器件结构和制造工艺。由于其简单结构、高密度和高速特性，SOM有望成为面向新一代存储中心计算架构的关键候选技术之一，已成为SK海力士、三星、台积电、美光以及IMEC等半导体巨头的研究重点。

人工智能时代对高密度存储器的迫切需求，以及从开关/存储堆叠架构向SOM的演进：（a）深度学习模型参数规模的指数级增长；（b）现代存储层级结构；（c）SOM基于OTS的开关/存储二合一架构；（d）SOM的电压存储行为

系统梳理SOM技术发展历程、材料、机理以及应用前景

本综述系统回顾了SOM技术的演进脉络，梳理了从1964年OTS现象首次发现到近年来SOM芯片的研发历程。文章阐述了国际主流科研机构与行业企业在该领域取得的重要进展，重点介绍了IMEC、三星电子、SK海力士、美光及IBM等单位在材料开发、器件设计和芯片验证方面的代表性成果。

双向阈值开关到自选通存储器的发展历程

文章进一步系统归纳了目前已报道的硫基、硒基和碲基等SOM材料体系，比较分析了不同材料在开关速度、漏电流、存储窗口、耐久性和热稳定性等关键性能指标上的特点。针对SOM的存储机理问题，论文重点讨论了原子偏析机制（Atomic Segregation）、梯度带隙模型（Graded Band-Gap）、各向异性结构单元模型（Anisotropic Structural Unit）以及界面能带弯曲模型（Interfacial Band-Bending）等主流物理模型，并客观评估了现有机制的应用场景及其局限性。此外，综述还展望了多层硫系材料堆叠、异质结构设计、三维垂直集成以及面向人工智能计算的新型存储架构等前沿研究方向，为未来高性能SOM器件的设计与产业化发展提供了理论依据和技术路线参考。研究团队认为，随着人工智能和数据密集型计算的持续发展，未来存储系统将对容量、速度与能耗提出更高要求。凭借结构简单、高密度、高速度和低功耗等优势，SOM有望在存储级内存、神经形态计算以及内存扩展等领域发挥重要作用，并成为下一代高性能存储技术的重要发展方向。

作者简介

朱敏，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）教授，国家级高层次青年人才。自2009年开始专注于先进存储器件与芯片研究，主持多项国家自然科学基金优秀青年、面上和青年项目等。以第一作者或通讯作者在Science、Nature Materials、Nature Communications（5篇）、Science Advances（2篇）、Advanced Materials（2篇）、Materials Today、Advanced Functional Materials（3篇）等国际权威期刊发表SCI论文50余篇。获2022年中国科学十大进展、2020年上海市自然科学一等奖、华为奥林帕斯先锋奖、上海市青年科技启明星、德国洪堡学者等多项荣誉和奖项。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2026.103429