Компьютерные инженеры разработали микросхему, которая объединяет две функции — логические операции и хранение данных — в одной архитектуре, открывая путь для более эффективных электронных устройств. Технология особенно перспективна для приложений, использующих искусственный интеллект, сообщает kratko-news.com.
Разработка команды из Лаборатории электроники и наноразмерных структур (LANES) Швейцарского федерального технологического института (EPFL) считается крупным прорывом в области электроники, поскольку она позволяет создавать меньшие, более быстрые и энергоэффективные устройства, что будет полезно для систем искусственного интеллекта.
Революционная технология — первая в использовании 2D-материала для т.н. «Логическая архитектура памяти» — или единая архитектура, сочетающая логические операции с функцией памяти.
Энергоэффективность современных компьютерных микросхем ограничена архитектурой фон Неймана. Она обрабатывает данные и хранит их в двух отдельных блоках. Это означает, что данные должны постоянно передаваться между двумя блоками, что требует много времени и энергии.
Объединив два блока в одну структуру, можно уменьшить потери времени и энергии. Это идея нового чипа, разработанного в EPFL, хотя он идет на шаг впереди существующих устройств с архитектурой «логика в памяти».
«Двуглавый» чип EPFL выполнен из материала MoS2 — 2D, состоящего из одного слоя толщиной всего в три атома. К тому же этот материал — отличный полупроводник. Несколько лет назад инженеры LANES изучили специфические свойства MoS2 и обнаружили, что он особенно подходит для применения в электронике. В настоящее время команда продолжает свои первоначальные исследования по созданию технологий следующего поколения.
Новый чип основан на FGFET (полевых транзисторах с плавающим затвором). Их преимущество в том, что они могут удерживать электрические заряды в течение длительного времени и обычно используются в флеш-накопителях для фотоаппаратов, смартфонов и компьютеров.
Уникальные электрические свойства MoS2 делают его особенно чувствительным к зарядам, хранящимся в FGFET, и это позволило инженерам LANES разработать схемы, которые функционируют как память, так и как программируемые транзисторы. Используя MoS2, они смогли включить несколько функций обработки в одну схему, а затем изменить их по своему желанию.
«Эта способность схемы выполнять две функции аналогична тому, как работает человеческий мозг, где нейроны участвуют как в хранении воспоминаний, так и в выполнении мысленных вычислений», — сказал Андрас Киз, глава LANES.
«Наша конструкция имеет несколько преимуществ. Это может уменьшить потери мощности, связанные с передачей данных между блоками памяти и процессорами, сократить время, необходимое для вычислительных операций, и уменьшить необходимое пространство. Это открывает двери для устройств меньшего размера, более мощных и более энергоэффективных», — добавляет Киз.
Исследовательская группа LANES также приобрела обширный опыт создания диаграмм из 2D-материалов. «Десять лет назад мы сделали наш первый чип вручную», — говорит Киз.
«Но с тех пор мы разработали усовершенствованный производственный процесс, который позволяет нам производить 80 или более чипов за раз с хорошо контролируемыми свойствами».
