2D-materiaaleista 3D-elektroniikkaa tekoälylaitteistoihin

Monitoimiset tietokonepiirit ovat kehittyneet tekemään enemmän integroitujen antureiden, prosessorien, muistin ja muiden erikoiskomponenttien avulla. Sirujen laajentuessa tiedon siirtämiseen tarvittava aika toiminnallisten komponenttien välillä on kuitenkin kasvanut.

Vastatakseen tähän haasteeseen Washingtonin St. Louisin yliopiston Sang-Hoon Bae ja joukko kansainvälisiä yhteistyökumppaneita osoittivat kerrostetun 2D-materiaalin monoliittisen 3D-integroinnin uuteen käsittelylaitteistoon tekoälylaskentaan (AI).

He kuvittelevat, että heidän uusi lähestymistapansa ei tarjoa vain materiaalitason ratkaisua monien toimintojen täydelliseen integrointiin yhdeksi pieneksi elektroniseksi siruksi, vaan myös tasoittaa tietä edistyneelle tekoälyn laskennalle.

Tiimin monoliittinen 3D-integroitu siru tarjoaa etuja olemassa oleviin sivusuunnassa integroituihin tietokonesiruihin verrattuna. Laitteessa on kuusi atomisesti ohutta 2D-kerrosta, joista jokaisella on oma toimintonsa ja sillä saavutetaan merkittävästi lyhyempi käsittelyaika, virrankulutus, latenssi ja jalanjälki.

Tämä saavutetaan pakkaamalla prosessoinnin kerrokset tiiviisti kerrosten välisen liitettävyyden varmistamiseksi. Tämän seurauksena laitteisto tarjoaa ennennäkemättömän tehokkuuden ja suorituskyvyn tekoälyn laskentatehtävissä.

Tämä löytö tarjoaa uudenlaisen ratkaisun elektroniikan integroimiseen ja avaa myös oven monitoimisten tietokonelaitteistojen uudelle aikakaudelle. Äärimmäisen rinnakkaisuuden ytimessä tämä tekniikka voisi laajentaa dramaattisesti tekoälyjärjestelmien kykyjä, jolloin ne voivat käsitellä monimutkaisia tehtäviä salamannopeasti ja poikkeuksellisen tarkasti, Bae sanoi.

"Monoliittisella 3D-integraatiolla on potentiaalia muokata koko elektroniikka- ja tietojenkäsittelyteollisuutta mahdollistamalla kompaktimpien, tehokkaampien ja energiatehokkaampien laitteiden kehittämisen", Bae sanoo.

"Atomisesti ohuet 2D-materiaalit ovat ihanteellisia tähän, ja minä ja yhteistyökumppanimme jatkamme tämän materiaalin parantamista, kunnes voimme lopulta integroida kaikki toiminnalliset kerrokset yhdelle sirulle."

Bae sanoo, että nämä laitteet ovat myös joustavampia ja toimivampia, mikä tekee niistä sopivia useammille sovelluksille.

"Tämän monoliittisen 3D-integraatioteknologian sovellukset ovat potentiaalisesti rajattomat autonomisista ajoneuvoista lääketieteelliseen diagnostiikkaan ja datakeskuksiin", hän kertoo. ”Esimerkiksi anturilaskenta yhdistää anturin ja tietokoneen toiminnot yhteen laitteeseen sen sijaan, että anturi hankkisi tietoa ja siirtäisi datan tietokoneelle. Sen avulla voimme saada signaalin ja laskea datan suoraan, mikä johtaa nopeampaan käsittelyyn, pienempään energiankulutukseen ja parempaan tietoturvaan, koska dataa ei siirretä."

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteisia kiekkoalustoille

Pystysuuntainen sähkökemiallinen transistori

Paremmat kontaktit 2D-transistoreille