В Китае создали самый маленький и энергоэффективный транзистор в мире

Изображение микросхемы / © Getty Images

Исследователи из Пекинского университета разработали самые миниатюрные и экономичные транзисторы в мире — технологию, способную лечь в основу будущих чипов для искусственного интеллекта (ИИ).

Речь идет о так называемых сегнетоэлектрических полевых транзисторах (FeFET), которые имитируют принципы работы человеческого мозга, сочетая высокую производительность с энергоэффективностью.

Полупроводниковые чипы уже изменили мир: они позволяют общаться через континенты, играть онлайн с людьми из других стран и создавать самые мощные суперкомпьютеры современности. Однако по мере развития новых направлений — включая квантовые вычисления — ограничения кремниевой технологии становятся все более очевидными. Особенно это проявилось на фоне бурного роста ИИ, требующего обработки колоссальных объемов данных. Традиционные кремниевые системы потребляют огромное количество электроэнергии и выделяют значительное количество тепла.

Классическая архитектура кремниевых микросхем предполагает разделение хранения данных и их обработки. При выполнении сложных вычислений информация постоянно перемещается между этими блоками, что приводит к дополнительным затратам времени и энергии.
С ростом спроса на ИИ-приложения чипы должны обрабатывать все больше данных. В рамках традиционного подхода это означает необходимость создавать все более крупные и быстрые процессоры.

Альтернативное решение — объединить хранение и обработку данных в одном узле, по аналогии с человеческим мозгом. Такой подход позволяет существенно сократить энергопотребление и уменьшить размеры устройств.

Концепт «мозгоподобных» чипов обсуждается давно. FeFET считаются одними из наиболее перспективных кандидатов для такой архитектуры, поскольку в них функции хранения и обработки совмещены. Однако у этой технологии есть серьезный недостаток: запись и стирание данных требуют повышенных энергозатрат. Если современные логические схемы работают при напряжении ниже 0,7 вольта, то FeFET обычно требуют около 1,5 вольта.

Команда исследователей под руководством Цю Чэнгуана из Пекинского университета и Пэн Ляньмао из Китайской академии наук предложила новую конструкцию транзистора, позволяющую преодолеть это ограничение.

С помощью передовых технологических методов им удалось уменьшить размер управляющего электрода (затвора) до одного нанометра.

Новая архитектура транзистора обеспечивает формирование электрического поля в сегнетоэлектрическом слое при напряжении всего 0,6 вольта. В результате наномасштабный транзистор потребляет примерно в десять раз меньше энергии по сравнению с традиционными FeFET. Кроме того, устройство демонстрирует высокую скорость работы — время отклика составляет всего 1,6 наносекунды.

Сочетание минимального размера, сниженного энергопотребления и высокой производительности делает разработку китайских ученых потенциально важным шагом в развитии аппаратного обеспечения для искусственного интеллекта.

Пекинский университет уже запатентовал технологию производства и конструкцию этих чипов. По словам исследователей, она не только позволит создавать более энергоэффективные дата-центры и высокопроизводительные процессоры, но и откроет путь к разработке микросхем с технологическим узлом менее одного нанометра.

Источник: https://naked-science.ru/community/1161834

ИИ искусственный_интеллект Китай технологии транзисторы