Nanoteknologi nu - Pressemeddelelse: 2D-materiale omformer 3D-elektronik til AI-hardware

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > 2D-materiale omformer 3D-elektronik til AI-hardware

Skematisk illustration af et edge computing-system baseret på monolitisk 3D-integreret, 2D materialebaseret elektronik. Systemet stabler forskellige funktionelle lag, herunder AI-beregningslag, signalbehandlingslag og et sensorisk lag, og integrerer dem i en AI-processor.

KREDIT
Sang-Hoon Bae, McKelvey School of Engineering, Washington University i St. Louis

Abstract:
Multifunktionelle computerchips har udviklet sig til at gøre mere med integrerede sensorer, processorer, hukommelse og andre specialiserede komponenter. Men efterhånden som chips er blevet udvidet, er den tid, der kræves til at flytte information mellem funktionelle komponenter, også vokset.

2D-materiale omformer 3D-elektronik til AI-hardware

St. Louis, MO | Udgivet den 8. december 2023

"Tænk på det som at bygge et hus," sagde Sang-Hoon Bae, en assisterende professor i maskinteknik og materialevidenskab ved McKelvey School of Engineering ved Washington University i St. Louis. "Du bygger ud sideværts og op lodret for at få mere funktion, mere plads til at lave mere specialiserede aktiviteter, men så skal du bruge mere tid på at flytte eller kommunikere mellem rum."

For at løse denne udfordring demonstrerede Bae og et team af internationale samarbejdspartnere, herunder forskere fra Massachusetts Institute of Technology, Yonsei University, Inha University, Georgia Institute of Technology og University of Notre Dame, monolitisk 3D-integration af lagdelt 2D-materiale i ny behandling hardware til kunstig intelligens (AI) computing. De forestiller sig, at deres nye tilgang ikke kun vil give en løsning på materialeniveau til fuldt ud at integrere mange funktioner i en enkelt, lille elektronisk chip, men også bane vejen for avanceret AI-databehandling. Deres arbejde blev offentliggjort 27. november i Nature Materials, hvor det blev udvalgt som en forsideartikel.

Holdets monolitiske 3D-integrerede chip giver fordele i forhold til eksisterende lateralt integrerede computerchips. Enheden indeholder seks atomisk tynde 2D-lag, hver med sin egen funktion, og opnår væsentligt reduceret behandlingstid, strømforbrug, latens og fodaftryk. Dette opnås gennem tæt pakning af behandlingslagene for at sikre tæt mellemlagsforbindelse. Som et resultat tilbyder hardwaren hidtil uset effektivitet og ydeevne i AI-computeropgaver.

Denne opdagelse tilbyder en ny løsning til at integrere elektronik og åbner også døren til en ny æra med multifunktionel computerhardware. Med ultimativ parallelitet i sin kerne kan denne teknologi dramatisk udvide AI-systemernes muligheder, hvilket gør dem i stand til at håndtere komplekse opgaver med lynets hastighed og enestående nøjagtighed, sagde Bae.

"Monolitisk 3D-integration har potentialet til at omforme hele elektronik- og computerindustrien ved at muliggøre udviklingen af mere kompakte, kraftfulde og energieffektive enheder," sagde Bae. "Atomisk tynde 2D-materialer er ideelle til dette, og mine samarbejdspartnere og jeg vil fortsætte med at forbedre dette materiale, indtil vi i sidste ende kan integrere alle funktionelle lag på en enkelt chip."

Bae sagde, at disse enheder også er mere fleksible og funktionelle, hvilket gør dem velegnede til flere applikationer.

"Fra autonome køretøjer til medicinsk diagnostik og datacentre er anvendelserne af denne monolitiske 3D-integrationsteknologi potentielt grænseløse," sagde han. "For eksempel kombinerer in-sensor computing sensor- og computerfunktioner i én enhed, i stedet for at en sensor indhenter information og derefter overfører data til en computer. Det giver os mulighed for at få et signal og direkte beregne data, hvilket resulterer i hurtigere behandling, mindre energiforbrug og øget sikkerhed, fordi data ikke bliver overført."

Kang JH, Shin H, Kim KS, Song MK, Lee D, Meng Y, Choi C, Suh JM, Kim BJ, Kim H, Hoang AT, Park BI, Zhou G, Sundaram S, Vuong P, Shin J, Choe J , Xu Z, Younas R, Kim JS, Han S, Lee S, Kim SO, Kang B, Seo S, Ahn H, Seo S, Reidy K, Park E, Mun S, Park MC, Lee S, Kim HJ, Kum HS, Lin P, Hinkle C, Ougazzaden A, Ahn JH, Kim J, og Bae SH. Monolitisk 3D-integration af 2D-materialebaseret elektronik mod ultimative edge computing-løsninger. Naturmaterialer. 27. november 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01704-z

Dette arbejde blev støttet af Washington University i St. Louis og dets Institute of Materials Science & Engineering, Korea Institute of Science and Technology, National Research Foundation of Korea, National Science Foundation og SUPREME, et af syv centre i JUMP 2.0 , et Semiconductor Research Corp.-program sponsoreret af DARPA.

Oprindeligt offentliggjort på McKelvey School of Engineerings hjemmeside.

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Talia Ogliore
Washington University i St. Louis
Kontor: 314-935-2919

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: