Компьютерный чип нового поколения с двумя головками

Это крупный прорыв в области электроники. Инженеры из Лаборатории наноразмерной электроники и структур EPFL (LANES) разработали схему нового поколения, которая позволяет создавать более компактные, быстрые и более энергоэффективные устройства, что принесет большие преимущества для систем искусственного интеллекта. Их революционная технология является первой, в которой 2D-материал используется для так называемой архитектуры логики в памяти или единой архитектуры, сочетающей логические операции с функцией памяти. Результаты исследовательской группы публикуются сегодня в журнале Nature .

До сих пор энергоэффективность компьютерных микросхем ограничивалась используемой в настоящее время архитектурой von Neumann, в которой обработка и хранение данных выполняются в двух отдельных блоках. Это означает, что данные должны постоянно передаваться между двумя устройствами, что требует значительного количества времени и энергии.

Объединив два блока в единую конструкцию, инженеры могут уменьшить эти потери. Это идея, лежащая в основе нового чипа, разработанного в EPFL, хотя он идет на один шаг дальше существующих устройств логики в памяти. Чип EPFL изготовлен из MoS2, который представляет собой двухмерный материал, состоящий из одного слоя толщиной всего в три атома. К тому же это отличный полупроводник. Инженеры LANES уже изучили специфические свойства MoS2 несколько лет назад и обнаружили, что он особенно хорошо подходит для электронных приложений. Теперь команда продолжила это первоначальное исследование, чтобы создать технологию следующего поколения.

Микросхема EPFL основана на полевых транзисторах с плавающим затвором (FGFET). Преимущество этих транзисторов в том, что они могут удерживать электрические заряды в течение длительного времени; они обычно используются в системах флэш-памяти для фотоаппаратов, смартфонов и компьютеров. Уникальные электрические свойства MoS2 делают его особенно чувствительным к зарядам, хранящимся в полевых транзисторах FGFET, что позволило инженерам LANES разработать схемы, которые работают как в качестве запоминающих устройств, так и в качестве программируемых транзисторов. Используя MoS2, они смогли объединить многочисленные функции обработки в единую схему, а затем изменить их по своему желанию.

Глубокая экспертиза

«Эта способность схем выполнять две функции аналогична тому, как работает человеческий мозг, где нейроны участвуют как в хранении воспоминаний, так и в проведении мысленных вычислений», - говорит Andras Kis, глава LANES. «Наша схема имеет несколько преимуществ. Она может снизить потери энергии, связанные с передачей данных между модулями памяти и процессорами, сократить время, необходимое для вычислительных операций, и уменьшить необходимое пространство. Это открывает двери для устройств меньшего размера. , более мощный и более энергоэффективный ".

Исследовательская группа LANES также приобрела глубокие знания в области изготовления схем из 2D-материалов. «Мы сделали наш первый чип десять лет назад вручную», - говорит Kis. «Но с тех пор мы разработали усовершенствованный процесс изготовления, который позволяет нам производить 80 или более чипов за один цикл с хорошо контролируемыми свойствами».

Добавить комментарий