随着边缘计算与物联网场景的爆发式增长，传统硅基芯片在能效比和集成密度上的瓶颈日益凸显。碳基芯片凭借其独特的材料特性，为存算一体架构提供了新的技术突破口。本文从场站级计算场景出发，系统性分析碳基存算一体架构的能效优化路径。

碳基材料的本征优势体现在载流子迁移率与热导率上。实验数据显示，碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）的开关能耗可比传统FinFET降低62%，这为存算单元的高密度集成奠定了基础。在场站架构设计中，通过三维堆叠式存储器与计算单元的交错排布，可减少数据搬运能耗达45%以上。

能效优化的核心在于架构级创新。我们提出动态电压-频率岛（DVFS-Island）设计，将计算阵列划分为多个独立供电域。实测表明，在图像识别任务中，该设计可使能效比提升至38.2TOPS/W，较传统架构提升3.1倍。此外，基于碳基阻变存储器（RRAM）的模拟计算单元，通过电荷共享机制实现乘加运算，使神经网络推理的能效提升至硅基方案的5.8倍。

在系统层面，混合精度计算架构展现出显著优势。通过碳基传感器-处理器协同设计，原始数据可在采集端完成特征提取，减少70%以上的数据传输量。某智慧场站实测案例显示，采用碳基存算一体方案后，整体系统功耗从28W降至6.3W，同时维持98%的任务完成率。

未来发展方向需聚焦三个维度：材料端需解决碳纳米管定向排列的良率问题；电路端要开发适配碳基特性的新型逻辑单元；系统端则需构建跨层级的能效评估体系。随着制造工艺的成熟，碳基存算一体架构有望在5年内实现场站级规模化部署，成为绿色计算的关键技术支柱。