Исследователи используют 2D материал, чтобы изменить 3D -электронику для аппаратного обеспечения AI

Схематическая иллюстрация системы с краевой вычислительной системой, основанной на монолитной 3D-интегрированной электронике на основе материала.Система складывает различные функциональные слои, включая вычислительные слои искусственного интеллекта, слои обработки сигналов и сенсорный слой, и интегрирует их в процессор искусственного интеллекта.Кредит: Sang-Hoon Bae, из материалов природы (2023).Doi: 10.1038/s41563-023-01704-z

«Подумайте об этом, как о строительстве дома»,-сказал Санг-Хун Бэ, доцент кафедры машиностроения и материаловедения в школе инженерии Маккелви в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.«Вы строите латерально и выше по вертикали, чтобы получить больше функций, больше места для большего количества специализированных занятий, но тогда вы должны тратить больше времени на перемещение или общение между комнатами».

Чтобы решить эту проблему, BAE и команда международных сотрудников, в том числе исследователей из Массачусетского технологического института, Университета Йонсей, Университет Иха, Технологического института Джорджии и Университета Нотр -Дам, продемонстрировали монолитную 3D -интеграцию слоистых 2D -материалов в новые обработки в новыеАппаратное обеспечение для вычислений искусственного интеллекта (ИИ).

Они предполагают, что их новый подход не только предоставит решение на уровне материала для полной интеграции многих функций в единый, маленький электронный чип, но и проложить путь к расширенным вычислениям ИИ.Их работа была опубликована 27 ноября в «Материалах природы», где она была выбрана в качестве статьи обложки.

Монолитный 3D-интегрированный чип команды предлагает преимущества по сравнению с существующими латерально интегрированными компьютерными чипами.Устройство содержит шесть атомно тонких 2D -слоев, каждый из которых со своей собственной функцией и достигает значительного сокращения времени обработки, энергопотребления, задержки и следа.Это достигается путем плотной упаковки слоев обработки, чтобы обеспечить плотную межслойную связь.В результате оборудование предлагает беспрецедентную эффективность и производительность в вычислительных задачах искусственного искусства.

Это открытие предлагает новое решение для интеграции электроники, а также открывает дверь для новой эры многофункционального вычислительного оборудования.По словам Бэ, благодаря окончательному параллелизму эта технология может значительно расширить возможности систем ИИ, что позволяет им выполнять сложные задачи со скоростью молнии и исключительной точностью.

«Монолитная 3D-интеграция может изменить всю электронику и компьютерную промышленность, позволяя разработать более компактные, мощные и энергоэффективные устройства»,-сказал Бэ.«Атомно -тонкие 2D -материалы идеально подходят для этого, и мои сотрудники и мои сотрудники будут продолжать улучшать этот материал, пока мы не сможем в конечном итоге интегрировать все функциональные слои в один чип».

Bae сказал, что эти устройства также являются более гибкими и функциональными, что делает их подходящими для большего количества приложений.

«От автономных транспортных средств до медицинской диагностики и центров обработки данных, применение этой технологии монолитной 3D интеграции потенциально безграничны», - сказал он.«Например, вычислительные вычисления в центре объединяют датчики и компьютерные функции в одном устройстве, а не датчику, получая информацию, а затем передают данные на компьютер. Это позволяет нам получать сигнал и непосредственно вычислять данные, что приводит к более быстрому обработке, меньшему потреблению энергии иповышенная безопасность, потому что данные не передаются ».

Больше информации: Ji-Hoon Kang et al., Монолитная 3D-интеграция 2D-электроники на основе материалов в направлении Ultimate Edge Computing Solutions, Nature Materials (2023).Doi: 10.1038/s41563-023-01704-z