Исследователи Пекинского университета разработали самые маленькие и энергоэффективные в мире сегнетоэлектрические полевые транзисторы (FeFET). Размер управляющего электрода — всего 1 нанометр (для сравнения: ширина ДНК — 2 нм). Устройства имитируют работу человеческого мозга, объединяя вычисления и память. Сообщает South China Morning Post.
Проблема традиционных чипов
В обычных полупроводниковых чипах:
- Память и процессор разделены.
- При вычислениях данные постоянно перемещаются между блоками.
- На это тратятся время и энергия.
Для ИИ-приложений, где данных огромное количество, этот подход упирается в потолок энергоэффективности и производительности.
Решение: архитектура как у мозга
В человеческом мозге хранение и обработка информации происходят в одних и тех же структурах (нейронах и синапсах). Это экономит место и энергию.
Сегнетоэлектрические транзисторы идеально подходят для такой архитектуры, потому что их блоки хранения и обработки устроены одинаково. Но у них был недостаток: высокое рабочее напряжение (около 1,5 В) и большие затраты энергии на запись/стирание.
Что сделали в Пекинском университете
- Уменьшили размер управляющего электрода (затвора) до 1 нанометра — это предел атомарной точности.
- Использовали передовые методы обработки для создания такой структуры.
- Новая конфигурация транзистора способствует формированию электрического поля в сегнетоэлектрическом слое.
Результат
- Рабочее напряжение снижено до 0,6 В.
- Энергопотребление — примерно в 10 раз меньше, чем у обычных FeFET.
- Скорость отклика — 1,6 наносекунды (высочайшая производительность).
Зачем это нужно
Такие транзисторы могут стать основой для чипов искусственного интеллекта нового поколения:
- Энергоэффективность (меньше тепла, дольше работа от батарей).
- Высокая скорость (нет задержек на пересылку данных).
- Миниатюрность (можно упаковать огромное количество вычислительных элементов на кристалл).
Разработчики ожидают, что устройства на основе феррита (сегнетоэлектриков) помогут сформировать будущее ИИ, где вычисления будут идти буквально в том же месте, где хранятся данные.