这是电子学领域的重大突破。EPFL的纳米电子与结构实验室(LANES)的工程师们已经开发出了一种下一代电路,这种电路可以实现更小、更快、更节能的设备——这对人工智能系统有很大的好处。
他们的革命性技术是第一个使用二维材料的所谓的逻辑内存架构,或一个结合逻辑操作和记忆功能的单一架构。研究小组的发现发表在今天的自然.
到目前为止,计算机芯片的能源效率一直受到它们目前使用的冯·诺伊曼架构的限制,即数据处理和数据存储在两个独立的单元中进行。这意味着数据必须不断地在两个设备之间传输,消耗大量的时间和能量。
通过将两个单元合并成一个单一的结构,工程师可以减少这些损失。这就是EPFL开发的新芯片背后的想法,尽管它比现有的逻辑内存设备更进一步。
EPFL芯片由MoS2制成,这是一种2D材料,由只有三个原子厚的单层组成。它也是一种优秀的半导体。
lane的工程师在几年前就已经研究了二硫化钼的特性,发现它特别适合于电子应用。现在,该团队进一步进行了初步研究,以创造下一代技术。
EPFL芯片是基于浮动栅场效应晶体管(fgfet)。这些晶体管的优点是它们可以长时间地保持电荷;它们通常用于相机、智能手机和电脑的闪存系统。
MoS2独特的电特性使其对fgfet中存储的电荷特别敏感,这使得LANES的工程师能够开发出既能作为存储单元又能作为可编程晶体管的电路。通过使用二硫化钼,他们能够将许多处理功能集成到一个电路中,然后根据需要改变它们。
深入的专业知识
"这种电路执行两种功能的能力类似于人类大脑的工作方式,其中的神经元涉及存储记忆和进行心理计算。”lane的负责人Andras Kis说。“我们的电路设计有几个优点。它可以减少与内存单元和处理器之间传输数据相关的能量损失,减少计算操作所需的时间,并减少所需的空间。这为更小、更强大、更节能的设备打开了大门。”
LANES研究团队还获得了用2D材料制造电路的深入专业知识。欧洲杯足球竞彩“十年前,我们手工制作了第一块芯片,”克义斯说。“但我们已经开发了一种先进的制造工艺,可以在一次运行中制造80或更多芯片,性能控制良好。”