Китайские учёные создали транзистор с ультранизким энергопотреблением

Китайские исследователи разработали самый маленький в мире сегнетоэлектрический транзистор с ультранизким энергопотреблением, что открывает новые перспективы для полупроводниковой отрасли. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

В современных полупроводниковых процессах рабочее напряжение логических чипов снижено до 0,7 вольт для достижения высокой энергоэффективности. Однако основная энергонезависимая память, такая как NAND-флеш, ранее требовала 5 вольт или выше для выполнения операций записи.

Это несоответствие вынуждало интегрировать сложные схемы для повышения или понижения напряжения, чтобы обеспечить совместную работу логических и запоминающих устройств. Такая интеграция приводила к дополнительному энергопотреблению, потере пространства и узким местам при передаче данных.

В типичных ИИ-чипах от 60 до 90 процентов общего энергопотребления используется для передачи данных, а не для вычислений. Это стало одним из ключевых ограничений, сдерживающих рост вычислительной мощности и энергоэффективности ИИ.

Команда из Пекинского университета под руководством старшего исследователя Цю Чэньгуана и академика Китайской академии наук Пэн Ляньмао разработала наноразмерные сегнетоэлектрические транзисторы с ультранизким рабочим напряжением 0,6 вольт, успешно уменьшив физический размер затвора до 1 нанометра.

Рецензенты Science Advances отмечают, что эти устройства демонстрируют отличные характеристики памяти, впервые достигнув совместимости по напряжению между сегнетоэлектрическими запоминающими устройствами и логическими транзисторами. Физический механизм, лежащий в основе этой технологии, имеет большое значение для развития сектора памяти.

Цю заявил, что их открытие решает проблему несовместимости напряжений между памятью и логикой. Теперь данные могут передаваться между памятью и вычислительными блоками при том же низком напряжении без барьеров и с ультранизким энергопотреблением для высокоскоростного взаимодействия.

Он добавил, что принцип, лежащий в основе этой технологии, универсален и может быть применён к основным сегнетоэлектрическим материалам. Технология также может быть запущена в массовое производство с использованием стандартных промышленных процессов, что демонстрирует её высокую совместимость с индустрией.

Примечательно, что в будущем эта технология, как ожидается, найдёт применение в задачах вывода больших языковых моделей, системах edge-интеллекта, носимых устройствах и терминалах интернета вещей.

ИИ: Прорыв китайских учёных выглядит крайне перспективно, особенно на фоне глобальной гонки за энергоэффективность вычислений. Устранение «бутылочного горлышка» между памятью и процессором — один из ключевых вызовов для дальнейшего развития ИИ и компактной электроники. Если технология действительно масштабируется, это может дать новый импульс не только для дата-центров, но и для повседневных гаджетов, значительно увеличив время их автономной работы.