重新定義數(shù)據(jù)處理的能源效率，具有千個晶體管的二維半導(dǎo)體問世

研究人員制造了第一個基于二維半導(dǎo)體材料的內(nèi)存處理器，其中包含超過1000個晶體管，這是工業(yè)生產(chǎn)道路上的一個重要里程碑。

據(jù)最新一期《自然電子學(xué)》報道，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員提出了一種基于二硫化鉬的內(nèi)存處理器，用于數(shù)據(jù)處理的基本運算之一——向量矩陣乘法。這種操作可用于數(shù)字信號處理和人工智能模型的實現(xiàn)，其效率提高可為整個信息通信行業(yè)節(jié)約大量能源。

新處理器將1024個元件組合在1平方厘米大小的芯片上。每個部件都有2d二硫化鉬晶體管和浮動?xùn)艠O，通過在存儲器中儲存電荷來控制每個晶體管的導(dǎo)電性。處理器與內(nèi)存的結(jié)合從根本上改變了處理器的計算執(zhí)行方式。

研究組表示，通過設(shè)定各晶體管的電導(dǎo)率，可以給處理器施加電壓，測定輸出，一次可以執(zhí)行模擬矢量矩陣乘法。

二硫化鉬的選擇在內(nèi)存處理器的開發(fā)中發(fā)揮了非常重要的作用。與目前在計算機處理過程中使用最廣泛的半導(dǎo)體硅不同，二硫化鉬形成3個原子厚度的穩(wěn)定的單層，只與周圍環(huán)境發(fā)生微弱的相互作用。它的薄提供了生產(chǎn)非常小型零件的可能性。2010年，研究小組利用透明膠帶從晶體中提取單層材料，制造了第一個單二硫化鉬晶體管。

從單一晶體管發(fā)展到1000個以上的核心進步是可沉積材料的質(zhì)量。經(jīng)過大量工程優(yōu)化后，團隊現(xiàn)在可以生產(chǎn)覆蓋二硫化鉬均質(zhì)層的全晶片。它使他們能夠使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工具在計算機上設(shè)計集成電路，并將這種設(shè)計轉(zhuǎn)換為物理電路，打開了大規(guī)模生產(chǎn)的大門。

二硫化鉬與石墨相似，可以用作潤滑劑，也可以用膠帶在表面粘上一層薄膜。二硫化鉬薄膜由于二維半導(dǎo)體的特性，有望克服晶體管微處理的瓶頸，制造速度更快、電力消耗更低、柔軟透明的新芯片。近年來，國際上單層二硫化鉬的制造等不斷突破，晶片質(zhì)量和零部件性能不斷探索局限，中國在這一方向上處于領(lǐng)先地位。在未來，人們將能夠開發(fā)出耗電量低、可穿戴、可隨意彎曲的芯片和顯示屏。