Ученые из Пекинского университета в Китае разработали самые маленькие и энергоэффективные в мире сегнетоэлектрические полевые транзисторы, которые могут стать основой для чипов искусственного интеллекта будущего. Они имитируют работу человеческого мозга, что делает их мощными и в то же время эффективными, сообщает South China Morning Post.
Обычные полупроводниковые чипы на основе кремния устроены таким образом, что хранение данных и вычисления разделены. То есть при выполнении сложных вычислений информацию необходимо перемещать между этими областями, а на этот процесс тратятся время и энергия.
В связи с растущим спросом на приложения с искусственным интеллектом чипам теперь приходится обрабатывать больше данных, чем когда-либо прежде. При использовании традиционного подхода ученым придется создавать более крупные устройства, которые смогут обрабатывать информацию быстрее.
Альтернативный подход заключается в том, чтобы разместить центры хранения и обработки данных в одном месте, как это происходит в человеческом мозге, что позволит сэкономить место и снизить энергопотребление. Феррит-индиевые полевые транзисторы — идеальный кандидат для таких устройств, поскольку их блоки хранения и обработки данных устроены одинаково.
Однако запись и стирание данных в них требуют больших затрат энергии, а их рабочее напряжение является достаточно высоким— 1,5 В. Исследователи решили преодолеть это препятствие с помощью новой структуры транзистора.
Они использовали передовые методы обработки, чтобы уменьшить размер управляющего электрода до одного нанометра. Для сравнения: ширина молекулы ДНК составляет два нанометра. Таким образом, управляющий электрод должен был быть изготовлен с точностью до атомного масштаба.
Реструктурированный транзистор способствует формированию электрического поля в сегнетоэлектрическом слое, что позволяет ему работать при напряжении всего 0,6 В. Таким образом, наноразмерный транзистор потребляет примерно в десять раз меньше энергии, чем полевые транзисторы на основе сегнетоэлектриков.
Помимо более низкого энергопотребления, этот транзистор обеспечивает высокую скорость работы с временем отклика всего 1,6 наносекунды. Разработчики ожидают, что их устройства на основе феррита помогут сформировать будущее искусственного интеллекта благодаря возможности экономить энергию, ускорять вычисления и занимать очень мало места.
Ранее европейские инженеры вдохновились маленьким, но очень эффективным мозгом пчелы и создали на основе его структуры компьютерные чипы.
