Mokslininkai iš „Peking University“ pranešė sukūrę mažiausią ir energiškai efektyviausią tranzistorių pasaulyje – jo valdymo elektrodas yra vos 1 nanometro dydžio. Ši technologija gali tapti naujos kartos dirbtinio intelekto lustų pagrindu.
Kuriamas vadinamasis ferrolektrinis lauko tranzistorius (FeFET), kuris viename elemente sujungia duomenų kaupimą ir apdorojimą. Toks veikimo principas primena žmogaus smegenis ir leidžia gerokai sumažinti energijos sąnaudas.
Šiuolaikiniai silicio lustai veikia kitaip: juose atmintis ir skaičiavimai atskirti. Atliekant sudėtingas operacijas, duomenis reikia nuolat perduoti tarp atminties ir procesoriaus blokų, o tai užima laiko ir reikalauja daug elektros energijos. Plečiantis dirbtinio intelekto technologijoms, kurios apdoroja milžiniškus duomenų kiekius, ši problema tapo ypač ryški – tokios sistemos sunaudoja daug srovės ir išskiria daug šilumos.
Didžiausia problema – įtampos skirtumai
Ilgą laiką siekiama sukurti lustus, kurie veiktų panašiai kaip smegenys. FeFET laikomi viena perspektyviausių technologijų šiam tikslui, nes juose atmintis ir loginės funkcijos sujungtos. Tačiau iki šiol tokie tranzistoriai turėjo vieną esminį trūkumą – jiems reikėjo aukštos įtampos duomenims įrašyti ir ištrinti: apie 1,5 volto, kai šiuolaikinės loginės schemos dirba esant mažesnei nei 0,7 volto įtampai.
Mokslininkai tai lygina su situacija, kai lengvai atidaromų durų vietoje tenka stumti labai sunkias duris – sistema veikia, bet tai daroma neefektyviai ir su didelėmis energijos sąnaudomis.
Valdymo elektrodas – tik 1 nanometro
Komanda, kuriai vadovauja Ciu Chenguanas iš „Peking University“ ir Peng Liangmao iš „Chinese Academy of Sciences“, patobulino tranzistoriaus konstrukciją. Pasitelkdami pažangius medžiagų apdirbimo metodus, jie sumažino valdymo elektrodo dydį iki 1 nanometro.
Palyginimui, DNR molekulės storis yra maždaug 2 nanometrai, taigi tokiai struktūrai sukurti reikėjo itin tikslumo – atomų lygio valdymo.
Dešimt kartų mažesnės energijos sąnaudos
Naujoji struktūra sukuria elektrinį lauką ferrolektriniame sluoksnyje ir leidžia sumažinti darbinę įtampą iki 0,6 volto. Tyrėjų duomenimis, toks tranzistorius sunaudoja maždaug dešimt kartų mažiau energijos nei ankstesnės kartos FeFET įrenginiai.
Be energijos taupymo, šis tranzistorius pasižymi ir dideliu greičiu – jo reakcijos laikas siekia apie 1,6 nanosekundės. Universitetas jau užpatentavo šių lustų gamybos technologiją ir konstrukciją.
Perspektyvos: duomenų centrai, procesoriai ir <1 nm technologinis procesas
Tyrėjai nurodo, kad ši technologija gali sudaryti sąlygas kurti daug energiškai efektyvesnius duomenų centrus ir didelio našumo procesorius. Be to, ji atveria kelią lustams, pagamintiems pagal mažesnį nei 1 nanometro technologinį procesą.
Tokie pasiekimai gali iš esmės pakeisti dirbtinio intelekto infrastruktūrą – nuo nešiojamųjų įrenginių iki milžiniškų serverių fermų, sumažinant energijos poreikį ir aušinimo sąnaudas bei padidinant skaičiavimo tankį.
