Công nghệ nano hiện nay - Thông cáo báo chí: Vật liệu 2D định hình lại thiết bị điện tử 3D cho phần cứng AI

Trang Chủ > Ấn Bản > Vật liệu 2D định hình lại thiết bị điện tử 3D cho phần cứng AI

Sơ đồ minh họa của một hệ thống điện toán biên dựa trên thiết bị điện tử dựa trên vật liệu 3D, tích hợp 2D nguyên khối. Hệ thống xếp chồng các lớp chức năng khác nhau, bao gồm lớp điện toán AI, lớp xử lý tín hiệu và lớp cảm giác, rồi tích hợp chúng vào bộ xử lý AI.

TÍN DỤNG
Sang-Hoon Bae, Trường Kỹ thuật McKelvey, Đại học Washington ở St. Louis

Tóm tắt:
Các chip máy tính đa chức năng đã phát triển để làm được nhiều việc hơn với các cảm biến, bộ xử lý, bộ nhớ tích hợp và các thành phần chuyên dụng khác. Tuy nhiên, khi chip mở rộng, thời gian cần thiết để di chuyển thông tin giữa các thành phần chức năng cũng tăng lên.

Vật liệu 2D định hình lại thiết bị điện tử 3D cho phần cứng AI

St. Louis, MO | Đăng vào ngày 8 tháng 2023 năm XNUMX

Sang-Hoon Bae, trợ lý giáo sư về kỹ thuật cơ khí và khoa học vật liệu tại Trường Kỹ thuật McKelvey thuộc Đại học Washington ở St. Louis, cho biết: “Hãy coi nó giống như xây một ngôi nhà. “Bạn xây dựng theo chiều ngang và chiều dọc để có nhiều chức năng hơn, có nhiều không gian hơn để thực hiện các hoạt động chuyên biệt hơn, nhưng sau đó bạn phải mất nhiều thời gian hơn để di chuyển hoặc giao tiếp giữa các phòng.”

Để giải quyết thách thức này, Bae và một nhóm cộng tác viên quốc tế, bao gồm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts, Đại học Yonsei, Đại học Inha, Viện Công nghệ Georgia và Đại học Notre Dame, đã trình diễn sự tích hợp 3D nguyên khối của vật liệu 2D xếp lớp vào quá trình xử lý mới. phần cứng cho máy tính trí tuệ nhân tạo (AI). Họ hình dung rằng cách tiếp cận mới của họ sẽ không chỉ cung cấp giải pháp cấp độ vật liệu để tích hợp đầy đủ nhiều chức năng vào một con chip điện tử nhỏ, duy nhất mà còn mở đường cho điện toán AI tiên tiến. Tác phẩm của họ đã được xuất bản vào ngày 27 tháng XNUMX trên tạp chí Nature Materials, nơi nó được chọn làm bài báo trên trang bìa.

Chip tích hợp 3D nguyên khối của nhóm mang lại lợi thế so với các chip máy tính tích hợp ngang hiện có. Thiết bị này chứa sáu lớp 2D mỏng nguyên tử, mỗi lớp có chức năng riêng và giúp giảm đáng kể thời gian xử lý, mức tiêu thụ điện năng, độ trễ và dấu chân. Điều này được thực hiện thông qua việc đóng gói chặt chẽ các lớp xử lý để đảm bảo kết nối dày đặc giữa các lớp. Kết quả là phần cứng mang lại hiệu suất và hiệu suất chưa từng có trong các tác vụ điện toán AI.

Khám phá này đưa ra một giải pháp mới để tích hợp các thiết bị điện tử và cũng mở ra cánh cửa cho một kỷ nguyên mới của phần cứng máy tính đa chức năng. Bae cho biết, với cốt lõi là tính song song tối ưu, công nghệ này có thể mở rộng đáng kể khả năng của các hệ thống AI, cho phép chúng xử lý các tác vụ phức tạp với tốc độ cực nhanh và độ chính xác đặc biệt.

Bae cho biết: “Tích hợp 3D nguyên khối có tiềm năng định hình lại toàn bộ ngành công nghiệp điện tử và điện toán bằng cách cho phép phát triển các thiết bị nhỏ gọn hơn, mạnh mẽ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn”. “Vật liệu 2D mỏng nguyên tử là lý tưởng cho việc này và tôi cùng các cộng tác viên sẽ tiếp tục cải tiến vật liệu này cho đến khi cuối cùng chúng tôi có thể tích hợp tất cả các lớp chức năng trên một con chip duy nhất.”

Bae cho biết những thiết bị này cũng linh hoạt và có nhiều chức năng hơn, khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng hơn.

Ông nói: “Từ phương tiện tự hành đến chẩn đoán y tế và trung tâm dữ liệu, các ứng dụng của công nghệ tích hợp 3D nguyên khối này có tiềm năng vô tận”. “Ví dụ, điện toán trong cảm biến kết hợp các chức năng của cảm biến và máy tính trong một thiết bị, thay vì cảm biến thu thập thông tin sau đó truyền dữ liệu sang máy tính. Điều đó cho phép chúng tôi thu được tín hiệu và tính toán trực tiếp dữ liệu, nhờ đó xử lý nhanh hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn và tăng cường bảo mật vì dữ liệu không được truyền đi.”

Kang JH, Shin H, Kim KS, Song MK, Lee D, Mạnh Y, Choi C, Suh JM, Kim BJ, Kim H, Hoàng AT, Park BI, Chu G, Sundaram S, Vương P, Shin J, Choe J , Xu Z, Younas R, Kim JS, Han S, Lee S, Kim SO, Kang B, Seo S, Ahn H, Seo S, Reidy K, Park E, Mun S, Park MC, Lee S, Kim HJ, Kum HS, Lin P, Hinkle C, Ougazzaden A, Ahn JH, Kim J và Bae SH. Tích hợp 3D nguyên khối của thiết bị điện tử dựa trên vật liệu 2D hướng tới các giải pháp điện toán biên tối ưu. Vật liệu thiên nhiên. Ngày 27 tháng 2023 năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01704-z

Công trình này được hỗ trợ bởi Đại học Washington ở St. Louis và Viện Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc, Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Hàn Quốc, Quỹ Khoa học Quốc gia và SUPREME, một trong bảy trung tâm ở JUMP 2.0 , một chương trình của Tập đoàn Nghiên cứu Chất bán dẫn được DARPA tài trợ.

Được xuất bản lần đầu trên trang web của Trường Kỹ thuật McKelvey.

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Talia Ogliore
Đại học Washington ở St. Louis
Văn phòng: 314-935-2919

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: