İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

MAGIC-1000 çipli lövhə. Müəllif: Fan və başqaları.

Süni intellekt (Sİ) sistemlərinin, məsələn, ChatGPT, Gemini və oxşar platformaların işləməsinin əsasını təşkil edən maşın öyrənmə modellərinin sürətli inkişafı və yayılması elektronika mühəndisliyi sənayesi üçün yeni tələblər irəli sürmüşdür. Əslində, bu sistemlər hesablama baxımından intensivdir və xüsusilə mövcud cihazlarda işləyərkən xeyli enerji sərf edir.

Beləliklə, dünya miqyasında elektronika mühəndisləri maşın öyrənmə alqoritmlərini onların işinə mənfi təsir göstərmədən daha səmərəli işlədə bilən yeni aparat sistemləri hazırlamağa çalışırlar. Enerji istehlakını azaltmaq üçün perspektivli yanaşmalardan biri, artıq kiçik elektronikanın inkişafı üçün perspektivli olduğunu sübut etmiş ultra nazik materiallar olan ikiölçülü (2D) yarımkeçiricilərin istifadəsini əhatə edir.

Nanjing Universiteti, Suzhou Laboratoriyası və Huawei Technologies Co. Ltd.-dəki tədqiqatçılar bu yaxınlarda 2D yarımkeçirici molibden disulfidinə (MoS₂) əsaslanan tam funksional kompüter hazırlayıblar.

Nature Electronics jurnalında təqdim olunan bu kompüter, tək bir çipdə 1400-dən çox kiçik tranzistoru (yəni elektrik siqnallarını gücləndirən və dəyişdirən cihazları) birləşdirir.

“Bu tədqiqat, 2D yarımkeçiricilərin transformativ potensialını tanımağımızdan irəli gəldi”, – məqalənin həmmüəllifi Yun Mao Tech Xplore-a bildirib.

“Silikon tranzistorunun miqyaslanması fundamental fiziki limitlərinə yaxınlaşdıqca, 2D yarımkeçiricilər Murdan sonrakı dövr üçün ən perspektivli materiallardan biri kimi ortaya çıxdı: Onların atom qalınlığı ultramiqyaslı silikonu iflic edən qısa kanal effektlərini boğur və silikonun əldə edə biləcəyindən daha da miniatürləşməyə imkan verir.”MLCO-nun bütün çip dizaynı və istehsal axınına dərin inteqrasiyası. Müəllif: Fan və başqaları.

Fərdi 2D cihazlardan tam funksional kompüterə qədər

2D yarımkeçiricilər miniatürləşdirilmiş və ultra nazik elektronikanın inkişafı üçün perspektivli olduğunu sübut etsə də, əvvəlki işlərin əksəriyyətində onlardan fərdi komponentlər və ya kiçik dövrələr hazırlamaq üçün istifadə olunurdu. Bundan əlavə, 2D yarımkeçirici əsaslı sistemlərin bir neçə daha böyük miqyaslı nümayişlərində yalnız məhdud sayda tranzistor və komponent birləşdirilmişdir.

Mao və həmkarları ədəbiyyatdakı bu boşluğu doldurmaq və 2D yarımkeçiriciyə əsaslanan tam funksional, genişmiqyaslı bir kompüter yaratmaq üçün yola çıxdılar. Onların hazırladığı kompüter tək bir çipdə 1000-dən çox MoS₂ əsaslı tranzistoru birləşdirən ilk kompüterlərdən biridir.

Mao dedi: “Biz 2D materiallarının ultra genişmiqyaslı inteqrasiya üçün yararlılığını sübut etməyin istehsal, standart hüceyrələr, məntiq sintezi və qarşılıqlı əlaqə marşrutlaşdırması kimi əsas problemləri həll edən tam, hərtərəfli bir yanaşma tələb etdiyini anladıq”.

“Beləliklə, əsas məqsədimiz Çoxsəviyyəli Birgə Optimallaşdırma (MLCO) metodologiyasını inkişaf etdirmək və min tranzistorlu kompüter nümayiş etdirmək, 2D yarımkeçiricilərin laboratoriya maraqlarından praktik tətbiqlərə keçə biləcəyini sübut etmək idi.”MAGIC-1000 qarşılıqlı əlaqə arxitekturası və mikroskop təsviri. Müəllif: Fan və başqaları.

Bu tədqiqat qrupu tərəfindən hazırlanmış kompüter, əsasən, kiçik bir paralel məlumat emalı fabriki kimi fəaliyyət göstərir. Kompüter səkkiz fərqli təlimatı yerinə yetirə bilən 4 bitlik paralel prosessora və dörd əsas modula malikdir. Onun modullarına təlimat dekoderi, registr faylı, hesab məntiqi vahidi və multipleksor daxildir.

Mao izah etdi ki, “Dekoder daxil olan təlimatları çipdə oxuna bilən siqnallara çevirir və bu siqnallar registr faylını məlumatları əldə etməyə, ALU-nu arifmetik əməliyyatları yerinə yetirməyə və multipleksoru nəticələri registrlərə geri yazmağa yönəldir”.

“Əvvəlki 2D çiplərdən fərqli olaraq, seriyalı 1-bit emal ilə məhdudlaşdırılmışdı, 4-bitlik dizaynımız eyni vaxtda dörd biti emal edir və bu da sürəti əhəmiyyətli dərəcədə artırır.”

Tədqiqatçılar yeni təqdim etdikləri MLCO dizayn strategiyasından istifadə edərək, silikondan başqa materiallara əsaslanan əvvəlki mikroprosessorlarla müqayisədə tək bir çipə xeyli çox tranzistor inteqrasiya edə bildilər. Xüsusilə, onlar kvadrat millimetrə 9336 tranzistor sıxlığına nail oldular ki, bu da silikon əsaslı cihazlardakı tranzistor sıxlığı ilə müqayisə edilə bilər.

Mao dedi: “Biz həmçinin ilk çoxbitli paralel 2D yarımkeçirici kompüteri nümayiş etdirdik ki, bu da əvvəlki bütün seriyalı tətbiqlərdən fərqlənir”.

“Nəhayət, biz 2D texnologiyasında ilk çip üzərindəki reyestr fayl inteqrasiyasına nail olduq və bununla da əvvəlki bütün 2D kompüter sistemləri tərəfindən tələb olunan çip xarici yaddaşın performans maneəsini aradan qaldırdıq.”

Ultra nazik və enerjiyə qənaət edən kompüterlərin hazırlanması üçün bir plan

Bu yaxınlarda aparılan tədqiqat, MoS₂ və ya digər 2D yarımkeçiricilərə əsaslanan yeni enerjiyə qənaət edən və ultra nazik kompüterlərin istehsalı üçün yeni maraqlı imkanlar açır. Komandanın təklif etdiyi metodologiya tezliklə daha da təkmilləşdirilə və digər oxşar kompüterlərin reallaşdırılmasına tətbiq oluna bilər.

Mao dedi: “Biz gələcək 2D inteqral dövrə inkişafı üçün təməl paradiqma təmin edən aydın bir Laboratoriyadan Fab texnologiyası yolu yaratmışıq”.

“Bu texnologiya, xüsusən də kənar hesablamalar üçün perspektivlidir, çünki özünəməxsus aşağı enerji istehlakı və yüksək sıxlıq bulud bağlantısından asılı olmayaraq yerli məlumatların səmərəli emalına imkan verir. O, həmçinin geniş çeşiddə yeni nəsil aşağı enerjili elektron sistemlər üçün zəmin yaradır.”

Mao və həmkarları hazırda yanaşmalarını daha da təkmilləşdirmək və onun praktik potensialını nümayiş etdirmək məqsədi ilə yeni tədqiqatlar planlaşdırırlar.

Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, onlar əvvəlcə tranzistorların performansını artırmaq və sıxlığını daha da artırmaq üçün istifadə etdikləri istehsal proseslərini təkmilləşdirməyi planlaşdırırlar və məqsəd hər çipdə on minlərlə, nəticədə milyonlarla tranzistora çatmaqdır.

Mao əlavə edib ki, “Biz həmçinin 2D yarımkeçirici texnologiyasının sənayeləşməsini sürətləndirmək üçün sənaye tərəfdaşlıqlarını dərinləşdirməyi planlaşdırırıq”.

“Bundan əlavə, biz 2D materialların yetkin silikon texnologiyası ilə heterojen inteqrasiyasını araşdıracağıq və onların tamamlayıcı güclərini birləşdirərək daha güclü və səmərəli yeni nəsil inteqral sxemlər quracağıq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Dongxu Fan və digərləri, Çoxsəviyyəli birgə optimallaşdırma yolu ilə qurulmuş bit-paralel molibden disulfid kompüteri, Nature Electronics (2026). DOI: 10.1038/s41928-026-01641-0 .

Jurnal məlumatı: Nature Electronics 

Əsas anlayışlar

Neyromorfik süni intellekt avadanlığıYarımkeçirici cihaz istehsalıKvant hesablama arxitekturaları