【行业动态】论文:基于几个原子厚的半导体的内存中逻辑



瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的工程师们已开发出一种计算机芯片,该芯片将逻辑运算和数据存储这两种功能组合到单单一个架构中,为更高效的设备铺平了道路。他们的技术对依赖AI的应用而言尤其大有前景。

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这堪称是电子领域的一项重大突破。EPFL纳米级电子和结构实验室(LANES)的工程师们已开发出了下一代电路,这种电路便于制造出更小巧、更快速、更节能的设备,这将为AI系统带来重大好处。

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他们的革命性技术率先将2D材料用于所谓的“内存中逻辑”架构,这种单一架构将逻辑运算与存储功能结合在一起。这个研究小组的研究论文今天刊登在《自然》杂志上,论文标题为《基于几个原子厚的半导体的内存中逻辑》存储产业技术创新战略联盟DS3G(S{

就在不久前,计算机芯片的能效一直受到它们目前使用的冯诺依曼架构的限制。在冯诺依曼架构中,数据处理和数据存储在两个独立的单元中进行。这就意味着必须在两个单元之间不断传输数据,因此耗费了大量的时间和能源。存储产业技术创新战略联盟uh(Pa7P^+K

工程师们通过将两个单元合并为一个结构,可以减少这些损耗。这是EPFL开发的新芯片背后的想法,不过它比现有的内存中逻辑设备更进一步。EPFL芯片由MoS2制成,MoS2是一种2D材料,由仅三个原子厚的单单一层组成。它也是一种出色的半导体。早在几年前,LANES的工程师们就已经研究了MoS2的特定属性,发现它特别适合用于电子设备。现在,该团队在这初步研究的基础上开发下一代技术。

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EPFL芯片基于浮栅场效应晶体管(FGFET)。这种晶体管的优点是,可以长时间保持电荷。它们通常用于相机、智能手机和计算机的闪存系统中。MoS2独特的电气特性使其对FGFET中存储的电荷特别敏感,这让LANES的工程师们得以开发出既可以用作存储器存储单元,又可以用作可编程晶体管的电路。通过使用MoS2,他们可以将众多的处理功能整合到单单一个电路中,然后根据需要改变处理功能。

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LANES的负责人Andras Kis说:电路执行两种功能的这种能力类似于人脑的运作方式,人脑中的神经元既参与存储记忆,又进行心算。我们的电路设计有多个优势。它可以减少在存储单元和处理器之间传输数据带来的能量损耗,缩短计算操作所需的时间,并缩小所需的空间。这为制造尺寸更小、功能更强、能效更高的设备创造了机会。

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LANES研究小组还获得了用2D材料制造电路方面深厚的专业知识。Kis说:“十年前,我们手工制造出了第一块芯片。但自那以后,我们开发出了一种先进的制造工艺,我们一次性就能制造出80块或更多的芯片,而且这些芯片拥有易于控制的特性。”

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论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2861-0.epdf存储产业技术创新战略联盟(HJ[OQ3d"Vx

文章来源:云头条(IDYunTouTiao

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