Nanotechnology Now - プレスリリース: 2D マテリアルが AI ハードウェア用の 3D エレクトロニクスを再形成

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モノリシック 3D 統合、2D マテリアルベースのエレクトロニクスに基づくエッジコンピューティングシステムの概略図。このシステムは、AI コンピューティング層、信号処理層、感覚層などのさまざまな機能層を積み重ね、AI プロセッサーに統合します。

CREDIT
Sang-Hoon Bae、セントルイス、ワシントン大学マッケルベイ工学部

要約：
多機能コンピューターチップは、統合されたセンサー、プロセッサー、メモリー、その他の特殊なコンポーネントをさらに活用できるように進化してきました。しかし、チップが拡大するにつれて、機能コンポーネント間で情報を移動するのに必要な時間も長くなりました。

2D マテリアルが AI ハードウェア用の 3D エレクトロニクスを再構築

ミズーリ州セントルイス | 投稿日: 8 年 2023 月 XNUMX 日

「家を建てることと同じだと考えてください」と、セントルイスのワシントン大学マッケルベイ工学部の機械工学および材料科学の助教授であるサンフン・ペ氏は言う。「より多くの機能を獲得し、より専門的な活動を行うためのスペースを増やすために、横方向と縦方向に拡張していきますが、そうすると、部屋間の移動やコミュニケーションに多くの時間を費やす必要があります。」

この課題に対処するために、Bae 氏と、マサチューセッツ工科大学、延世大学、仁荷大学、ジョージア工科大学、ノートルダム大学の研究者を含む国際協力者のチームは、層状の 3D マテリアルを新しい処理に統合するモノリシック 2D 統合を実証しました。人工知能 (AI) コンピューティング用のハードウェア。彼らは、新しいアプローチが、多くの機能を単一の小型電子チップに完全に統合するための材料レベルのソリューションを提供するだけでなく、高度な AI コンピューティングへの道を開くことを構想しています。彼らの研究は、27 月 XNUMX 日に Nature Materials 誌に掲載され、表紙記事として選ばれました。

同チームのモノリシック 3D 統合チップは、既存の横方向に統合されたコンピュータチップに比べて利点があります。このデバイスには、原子的に薄い 2D レイヤーが XNUMX つ含まれており、それぞれに独自の機能があり、処理時間、消費電力、レイテンシ、フットプリントの大幅な削減を実現します。これは、処理層を密にパッキングして高密度の層間接続を確保することによって実現されます。その結果、このハードウェアは AI コンピューティングタスクにおいて前例のない効率とパフォーマンスを提供します。

この発見は、エレクトロニクスを統合するための新しいソリューションを提供するとともに、多機能コンピューティングハードウェアの新時代への扉を開きます。究極の並列処理を中核とするこのテクノロジーは、AI システムの機能を劇的に拡張し、複雑なタスクを超高速かつ優れた精度で処理できるようにする可能性があると Bae 氏は述べています。

「モノリシック 3D 統合は、よりコンパクトで強力、エネルギー効率の高いデバイスの開発を可能にすることで、エレクトロニクスおよびコンピューティング業界全体を再構築する可能性を秘めています」と Bae 氏は述べています。「原子的に薄い 2D 材料はこれに最適であり、最終的にすべての機能層を単一のチップ上に統合できるようになるまで、共同研究者と私はこの材料の改良を続けていきます。」

Bae氏は、これらのデバイスはより柔軟で機能的であるため、より多くの用途に適していると述べた。

「自動運転車から医療診断やデータセンターに至るまで、このモノリシック 3D 統合テクノロジーの応用は潜在的に無限です」と彼は言いました。「たとえば、センサー内コンピューティングは、センサーが情報を取得してからコンピューターにデータを転送するのではなく、センサーとコンピューターの機能を XNUMX つのデバイス内で組み合わせます。これにより、信号を取得してデータを直接計算できるため、データが転送されないため、処理が高速化され、エネルギー消費が削減され、セキュリティが強化されます。」

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、ユナス R、キム JS、ハン S、リー S、キム SO、カン B、ソ S、アン H、ソ S、Reidy K、パク E、ムン S、パク MC、リー S、キム HJ、クムHS、リン P、ヒンクル C、オウガザデン A、アン JH、キム J、ペ SH。究極のエッジコンピューティングソリューションに向けた 3D マテリアルベースのエレクトロニクスのモノリシック 2D 統合。自然素材。 27 年 2023 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01704-z

この研究は、セントルイスのワシントン大学とその材料科学工学研究所、韓国科学技術研究院、韓国国立研究財団、国立科学財団、および JUMP 2.0 の XNUMX つのセンターの XNUMX つである SUPREME の支援を受けました。、DARPA が後援する Semiconductor Research Corp. プログラム。

元はマッケルベイ工学部の Web サイトに掲載されました。

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コンタクト：
タリア・オグリオーレ
セントルイスのワシントン大学
オフィス：314-935-2919

著作権 © セントルイスのワシントン大学

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