Σύνταξη – Επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης
Μια ομάδα Κινέζων επιστημόνων αποκάλυψε το μικρότερο και πιο ενεργειακά αποδοτικό τρανζίστορ στον κόσμο, σε μια σημαντική ανακάλυψη που έρχεται να εδραιώσει την επόμενη γενιά υλικού τεχνητής νοημοσύνης υψηλής απόδοσης. Οι ερευνητές πέτυχαν το κατόρθωμα σε σιδηροηλεκτρικά τρανζίστορ (FeFET), τα οποία λειτουργούν παρόμοια με τους νευρώνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο, καθώς ενσωματώνουν τη μνήμη και την επεξεργασία σε μία μόνο μονάδα, μειώνοντας έτσι τον χρόνο που χάνεται στη μεταφορά δεδομένων.
Στα συμβατικά ημιαγωγικά τσιπ, η αποθήκευση και ο υπολογισμός δεδομένων πραγματοποιούνται σε ξεχωριστές περιοχές, δημιουργώντας σημεία συμφόρησης στην αποδοτικότητα για την επικοινωνία των δύο περιοχών. Σύμφωνα με τον Qiu Chenguang του Πανεπιστημίου του Πεκίνου, η «δυνατότητα υπολογισμού εντός μνήμης των FeFET ευθυγραμμίζεται στενά με τη μελλοντική εξέλιξη των τσιπ τεχνητής νοημοσύνης».
«Η βιομηχανία τις θεωρεί ως μία από τις πιο πολλά υποσχόμενες συσκευές για την ενεργοποίηση της νευρομορφικής πληροφορικής εμπνευσμένης από τον εγκέφαλο», δήλωσε ο Qiu στην Science and Technology Daily, την επίσημη εφημερίδα του υπουργείου.
Ο Qiu, μαζί με τον Peng Lianmao, μέλος της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, ηγήθηκαν της ομάδας που ανέπτυξε το μικρότερο και πιο ενεργειακά αποδοτικό σιδηροηλεκτρικό τρανζίστορ στον κόσμο. Η εργασία τους δημοσιεύθηκε αυτόν τον μήνα στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances. Ο σχεδιασμός «ξεπερνά τους μακροχρόνιους περιορισμούς των παραδοσιακών τρανζιστορ, συμπεριλαμβανομένης της υπερβολικής κατανάλωσης ενέργειας, ανοίγοντας το δρόμο για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας», ανέφερε η Science and Technology Daily.
Η ραγδαία πρόοδος της τεχνητής νοημοσύνης (ΑΙ) έχει εντείνει την παγκόσμια ζήτηση για υπολογιστική ισχύ και έχει επιταχύνει την έρευνα σε ημιαγωγικά υλικά. Για την ενίσχυση των υπολογιστικών δυνατοτήτων, μια προσέγγιση είναι η κατασκευή μεγαλύτερων και ταχύτερων τσιπ. Μια άλλη είναι η αλλαγή του τρόπου με τον οποίο «σκέφτονται» τα τσιπ. Οι Κινέζοι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στο τελευταίο, καθώς τα FeFET διαθέτουν δυνατότητες αποθήκευσης και υπολογισμού, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά τρανζίστορ ημιαγωγών.
Μια σημαντική πρόκληση που αντιμετωπίζουν τα τρέχοντα τρανζίστορ είναι ότι η εγγραφή και η διαγραφή δεδομένων απαιτούν σχετικά υψηλή τάση λειτουργίας περίπου 1,5 βολτ.
Αντίθετα, τα σύγχρονα λογικά κυκλώματα λειτουργούν συνήθως σε τάσεις κάτω των 0,7 βολτ. Με άλλα λόγια, ενώ τα νεα τρανζίστορ προσφέρουν ανώτερη απόδοση, είναι σαν μια βαριά πόρτα που είναι δύσκολο να ανοίξει.
Χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές επεξεργασίας, η ομάδα βελτίωσε τη δομή του τρανζίστορ. «Μειώσαμε την κλίμακα του ηλεκτροδίου πύλης σε μόλις 1 νανόμετρο, επιτυγχάνοντας ακρίβεια επιπέδου ατόμου», εξήγησε ο Qu. «Αυτό επέτρεψε τον σχηματισμό ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου εντός του σιδηροηλεκτρικού στρώματος, επιτρέποντας στα FeFET να λειτουργούν με ελάχιστη εξωτερική ενέργεια σε τάση μόλις 0,6 βολτ. Αυτό το FeFET νανοπύλης λειτουργεί σε εξαιρετικά χαμηλή τάση και καταναλώνει σημαντικά λιγότερη ενέργεια, περίπου το ένα δέκατο των χαμηλότερων αναφερόμενων τιμών κατανάλωσης ενέργειας διεθνώς», πρόσθεσε. «Υποστηρίζει επίσης λειτουργίες μνήμης υψηλής ταχύτητας με χρόνο απόκρισης μόλις 1,6 νανοδευτερόλεπτα».
Σύμφωνα με την ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου του Πεκίνου, οι τεχνικές επεξεργασίας και σχεδιασμού που αναπτύχθηκαν για σιδηροηλεκτρικά τσιπ μνήμης που βασίζονται σε αυτόν τον νέο μηχανισμό έχουν ήδη κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, αντιπροσωπεύοντας πλήρως ανεξάρτητη πνευματική ιδιοκτησία.
Ο Qiu δήλωσε ότι η μελέτη σηματοδότησε «την πρώτη διεθνή ανακάλυψη ότι τα FeFET παρουσιάζουν απροσδόκητα πλεονεκτήματα όταν μειώνονται σε μέγεθος, καταδεικνύοντας τις ισχυρές δυνατότητές τους για την κατασκευή μελλοντικών τσιπ κόμβων κάτω του 1 νανομέτρου. Ένα τέτοιο τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για την κατασκευή κέντρων δεδομένων υψηλής ενεργειακής απόδοσης όσο και για τη συναρμολόγηση τσιπ τεχνητής νοημοσύνης υψηλής απόδοσης επόμενης γενιάς».
Πηγή: South China Morning Post
