나노기술의 현재 - 보도 자료: 2D 소재로 AI 하드웨어용 3D 전자 장치 재구성

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모놀리식 3D 통합, 2D 재료 기반 전자 장치를 기반으로 하는 엣지 컴퓨팅 시스템의 개략도입니다. 이 시스템은 AI 컴퓨팅 레이어, 신호 처리 레이어, 감각 레이어 등 다양한 기능 레이어를 쌓아 AI 프로세서에 통합합니다.

신용
배상훈 교수, McKelvey School of Engineering, Washington University in St. Louis

요약 :
다기능 컴퓨터 칩은 통합 센서, 프로세서, 메모리 및 기타 특수 구성 요소를 사용하여 더 많은 작업을 수행하도록 발전했습니다. 그러나 칩이 확장됨에 따라 기능 구성요소 간에 정보를 이동하는 데 필요한 시간도 늘어났습니다.

2D 소재는 AI 하드웨어용 3D 전자 장치를 재구성합니다.

미주리주 세인트루이스 | 게시일: 8년 2023월 XNUMX일

“집을 짓는 것과 같다고 생각해보세요.” 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 맥켈비 공과대학의 기계공학 및 재료과학 조교수인 배상훈이 말했습니다. "더 많은 기능을 확보하고 더 전문적인 활동을 수행할 수 있는 더 많은 공간을 확보하기 위해 측면 및 수직으로 구축하지만, 공간 간 이동이나 통신에 더 많은 시간을 소비해야 합니다."

이 문제를 해결하기 위해 배 교수와 MIT, 연세대학교, 인하대학교, 조지아 공과대학, 노트르담대학교의 연구원을 포함한 국제 협력팀은 적층형 3D 재료를 새로운 처리에 통합하는 모놀리식 2D를 시연했습니다. 인공지능(AI) 컴퓨팅을 위한 하드웨어. 그들은 그들의 새로운 접근 방식이 많은 기능을 하나의 작은 전자 칩에 완전히 통합하기 위한 물질 수준의 솔루션을 제공할 뿐만 아니라 고급 AI 컴퓨팅을 위한 길을 열 것이라고 상상합니다. 그들의 연구는 27월 XNUMX일 Nature Materials에 게재되었으며, 표지 기사로 선정되었습니다.

팀의 모놀리식 3D 통합 칩은 기존의 측면 통합 컴퓨터 칩에 비해 이점을 제공합니다. 이 장치는 각각 고유한 기능을 가진 2개의 원자적으로 얇은 XNUMXD 레이어를 포함하며 처리 시간, 전력 소비, 대기 시간 및 설치 공간을 크게 줄입니다. 이는 조밀한 레이어 간 연결을 보장하기 위해 처리 레이어를 촘촘하게 패킹함으로써 달성됩니다. 결과적으로 하드웨어는 AI 컴퓨팅 작업에서 전례 없는 효율성과 성능을 제공합니다.

이 발견은 전자 장치를 통합하는 새로운 솔루션을 제공하고 다기능 컴퓨팅 하드웨어의 새로운 시대를 여는 문을 열어줍니다. 궁극적인 병렬성을 핵심으로 하는 이 기술은 AI 시스템의 기능을 획기적으로 확장하여 복잡한 작업을 빛의 속도와 탁월한 정확도로 처리할 수 있게 해준다고 배씨는 말했습니다.

“모놀리식 3D 통합은 보다 작고 강력하며 에너지 효율적인 장치 개발을 가능하게 함으로써 전체 전자 및 컴퓨팅 산업을 재편할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.”라고 Bae는 말했습니다. "원자적으로 얇은 2D 재료가 이에 이상적이며, 나와 공동 작업자는 궁극적으로 모든 기능 레이어를 단일 칩에 통합할 수 있을 때까지 이 재료를 계속 개선할 것입니다."

Bae는 이러한 장치가 더 유연하고 기능적이어서 더 많은 응용 분야에 적합하다고 말했습니다.

“자율주행 차량부터 의료 진단 및 데이터 센터에 이르기까지 이 모놀리식 3D 통합 기술의 응용 분야는 잠재적으로 무한합니다.”라고 그는 말했습니다. “예를 들어, 인센서 컴퓨팅은 센서가 정보를 얻은 다음 데이터를 컴퓨터로 전송하는 대신 센서와 컴퓨터 기능을 하나의 장치에 결합합니다. 이를 통해 신호를 얻고 데이터를 직접 계산할 수 있으므로 데이터가 전송되지 않기 때문에 처리 속도가 빨라지고 에너지 소비가 줄어들며 보안이 강화됩니다.”

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, 김HJ, 금 HS, Lin P, Hinkle C, Ougazzaden A, Ahn JH, Kim J, Bae SH. 궁극적인 엣지 컴퓨팅 솔루션을 향한 3D 재료 기반 전자 장치의 모놀리식 2D 통합입니다. 자연재료. 27년 2023월 XNUMX일. DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01704-z

이번 연구는 세인트루이스 소재 워싱턴대학교와 소재공학연구소, 한국과학기술연구원, 한국연구재단, 국립과학재단, JUMP 2.0 XNUMX개 센터 중 하나인 SUPREME의 지원을 받아 수행됐다. , DARPA가 후원하는 Semiconductor Research Corp. 프로그램입니다.

원래 McKelvey School of Engineering 웹사이트에 게시되었습니다.

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연락처 :
탈리아 올리 오레
세인트 루이스의 워싱턴 대학교
사무실 : 314-935-2919

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