Nanotecnologia agora - Comunicado à imprensa: Material 2D remodela eletrônicos 3D para hardware de IA

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Ilustração esquemática de um sistema de computação de ponta baseado em eletrônica monolítica integrada em 3D e baseada em material 2D. O sistema empilha diferentes camadas funcionais, incluindo camadas de computação de IA, camadas de processamento de sinal e uma camada sensorial, e as integra em um processador de IA.

CRÉDITO
Sang-Hoon Bae, Escola de Engenharia McKelvey, Universidade de Washington em St.

Abstrato:
Os chips de computador multifuncionais evoluíram para fazer mais com sensores, processadores, memória e outros componentes especializados integrados. No entanto, à medida que os chips se expandiram, o tempo necessário para mover informações entre componentes funcionais também aumentou.

Material 2D remodela a eletrônica 3D para hardware de IA

São Luís, MO | Postado em 8 de dezembro de 2023

“Pense nisso como construir uma casa”, disse Sang-Hoon Bae, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington, em St. “Você constrói lateralmente e verticalmente para obter mais funções, mais espaço para realizar atividades mais especializadas, mas então você tem que gastar mais tempo se movendo ou se comunicando entre as salas.”

Para enfrentar este desafio, Bae e uma equipe de colaboradores internacionais, incluindo pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, da Universidade Yonsei, da Universidade Inha, do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Universidade de Notre Dame, demonstraram a integração 3D monolítica de material 2D em camadas em um novo processamento. hardware para computação de inteligência artificial (IA). Eles prevêem que a sua nova abordagem não só fornecerá uma solução a nível de material para a integração completa de muitas funções num único e pequeno chip eletrónico, mas também abrirá caminho para a computação avançada de IA. Seu trabalho foi publicado em 27 de novembro na Nature Materials, onde foi selecionado como artigo de capa.

O chip monolítico integrado em 3D da equipe oferece vantagens sobre os chips de computador integrados lateralmente existentes. O dispositivo contém seis camadas 2D atomicamente finas, cada uma com sua própria função, e reduz significativamente o tempo de processamento, o consumo de energia, a latência e o espaço ocupado. Isso é conseguido compactando firmemente as camadas de processamento para garantir uma conectividade densa entre camadas. Como resultado, o hardware oferece eficiência e desempenho sem precedentes em tarefas de computação de IA.

Esta descoberta oferece uma solução inovadora para integrar a eletrônica e também abre as portas para uma nova era de hardware de computação multifuncional. Com o máximo paralelismo em sua essência, esta tecnologia poderia expandir drasticamente as capacidades dos sistemas de IA, permitindo-lhes lidar com tarefas complexas com velocidade relâmpago e precisão excepcional, disse Bae.

“A integração 3D monolítica tem o potencial de remodelar toda a indústria eletrônica e de computação, permitindo o desenvolvimento de dispositivos mais compactos, poderosos e com baixo consumo de energia”, disse Bae. “Materiais 2D atomicamente finos são ideais para isso, e meus colaboradores e eu continuaremos melhorando esse material até que possamos integrar todas as camadas funcionais em um único chip.”

Bae disse que esses dispositivos também são mais flexíveis e funcionais, tornando-os adequados para mais aplicações.

“De veículos autônomos a diagnósticos médicos e centros de dados, as aplicações desta tecnologia monolítica de integração 3D são potencialmente ilimitadas”, disse ele. “Por exemplo, a computação em sensores combina funções de sensor e computador em um dispositivo, em vez de um sensor obter informações e depois transferir os dados para um computador. Isso nos permite obter um sinal e computar dados diretamente, resultando em processamento mais rápido, menor consumo de energia e maior segurança porque os dados não estão sendo transferidos.”

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 e Bae SH. Integração 3D monolítica de eletrônicos baseados em materiais 2D para soluções de computação de ponta. Materiais da Natureza. 27 de novembro de 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01704-z

Este trabalho foi apoiado pela Universidade de Washington em St. Louis e seu Instituto de Ciência e Engenharia de Materiais, o Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia, a Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia, a Fundação Nacional de Ciência e o SUPREME, um dos sete centros do JUMP 2.0 , um programa da Semiconductor Research Corp. patrocinado pela DARPA.

Publicado originalmente no site da McKelvey School of Engineering.

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Contactos:
Tália Ogliore
Universidade de Washington em St. Louis
Escritório: 314-935-2919

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