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新型存算一体芯片诞生,利好人工智能应用~

2020-11-08 13:01:58 osc_kvcz9ju6

EPFL工程师开发了一种计算机芯片,该芯片将逻辑运算和数据存储这两种功能结合在一起,形成了一个单一的体系结构,为更高效的设备铺平了道路。他们的技术对于依赖人工智能的应用特别有前途。

 

这是电子领域的重大突破。EPFL的纳米级电子和结构实验室(LANES)的工程师已经开发出下一代电路,该电路可用于更小,更快和更节能的设备-这将为人工智能系统带来重大好处。他们的革命性技术是第一种将2D材料用于所谓的内存逻辑架构或将逻辑运算与存储功能结合在一起的单一架构的技术。研究小组的发现今天出现在《自然》杂志上。

到目前为止,计算机芯片的能效一直受到它们当前使用的冯·诺依曼架构的限制,在该架构中,数据处理和数据存储在两个独立的单元中进行。这意味着必须在两个单元之间不断地传输数据,而要花费大量的时间和精力。

 

通过将两个单元合并为一个结构,工程师可以减少这些损失。这是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迈出了一步。EPFL芯片由MoS 2制成,MoS 2是2D材料,由仅三个原子厚的单层组成。它也是一种出色的半导体。LANES工程师几年前已经研究了MoS 2的特定属性,发现它特别适合于电子应用。现在,该团队已将初步研究进一步发展为创建下一代技术。

 

EPFL芯片基于浮栅场效应晶体管(FGFET)。这些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。MoS 2独特的电气特性使其对FGFET中存储的电荷特别敏感,这使LANES工程师能够开发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MoS 2,他们能够将众多处理功能整合到单个电路中,然后根据需要进行更改。

 

LANES负责人安德拉斯·基斯(Andras Kis)表示:“电路执行两种功能的能力类似于人脑的工作方式,其中神经元参与存储记忆和进行心理计算。我们的电路设计具有多个优势。它可以减少与在内存单元和处理器之间传输数据相关的能量损耗,减少计算操作所需的时间,并减少所需的空间。这为更小,更强大和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。“我们在十年前手工制作了第一块芯片,” Kis说。“但是自那以后,我们开发了一种先进的制造工艺,使我们能够在一次运行中制造80个或更多芯片,并具有良好的控制性能。”

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