现在的纳米技术 - 新闻稿：2D 材料重塑 AI 硬件的 3D 电子产品

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基于单片 3D 集成、2D 材料电子器件的边缘计算系统示意图。该系统堆叠了不同的功能层，包括人工智能计算层、信号处理层和感知层，并将它们集成到人工智能处理器中。

信用
Sang-Hoon Bae，圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院

摘要：
多功能计算机芯片已经发展到可以通过集成传感器、处理器、存储器和其他专用组件来完成更多任务。然而，随着芯片的扩展，在功能组件之间移动信息所需的时间也随之增加。

2D 材料重塑 AI 硬件的 3D 电子产品

密苏里州圣路易斯 | 发表于 8 年 2023 月 XNUMX 日

“把它想象成建造一座房子，”圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院机械工程和材料科学助理教授 Sang-Hoon Bae 说。 “你可以横向和纵向扩建以获得更多的功能，更多的空间来进行更专业的活动，但随后你必须花更多的时间在房间之间移动或交流。”

为了应对这一挑战，Bae 和一个国际合作者团队（包括来自麻省理工学院、延世大学、仁荷大学、佐治亚理工学院和圣母大学的研究人员）演示了将分层 3D 材料单片 2D 集成到新颖的处理中用于人工智能 (AI) 计算的硬件。他们设想，他们的新方法不仅将提供一种材料级解决方案，将许多功能完全集成到单个小型电子芯片中，而且还为先进的人工智能计算铺平道路。他们的工作于 27 月 XNUMX 日发表在《自然材料》杂志上，并被选为封面文章。

该团队的单片 3D 集成芯片比现有的横向集成计算机芯片具有优势。该器件包含六个原子薄的二维层，每个层都有自己的功能，并显着减少了处理时间、功耗、延迟和占地面积。这是通过紧密封装处理层以确保密集的层间连接来实现的。因此，该硬件在人工智能计算任务中提供了前所未有的效率和性能。

这一发现提供了一种新颖的电子集成解决方案，也为多功能计算硬件的新时代打开了大门。 Bae 表示，以终极并行性为核心，这项技术可以极大地扩展人工智能系统的能力，使它们能够以闪电般的速度和卓越的准确性处理复杂的任务。

Bae 表示：“单片 3D 集成有可能通过开发更紧凑、更强大和节能的设备来重塑整个电子和计算行业。” “原子薄的二维材料是实现这一点的理想选择，我和我的合作者将继续改进这种材料，直到我们最终能够将所有功能层集成在单个芯片上。”

Bae 表示，这些设备也更加灵活、功能齐全，适合更多应用。

“从自动驾驶汽车到医疗诊断和数据中心，这种单片 3D 集成技术的应用可能是无限的，”他说。 “例如，传感器内计算将传感器和计算机功能结合在一个设备中，而不是传感器获取信息然后将数据传输到计算机。这使我们能够获取信号并直接计算数据，从而提高处理速度、减少能耗并增强安全性，因为数据不会被传输。”

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 和 Bae SH。基于 3D 材料的电子器件的单片 2D 集成，打造终极边缘计算解决方案。自然材料。 27 年 2023 月 XNUMX 日。DOI： https://doi.org/10.1038/s41563-023-01704-z

这项工作得到了圣路易斯华盛顿大学及其材料科学与工程研究所、韩国科学技术研究院、韩国国家研究基金会、国家科学基金会和 JUMP 2.0 七个中心之一的 SUPREME 的支持是由 DARPA 赞助的半导体研究公司项目。

最初发布在麦凯维工程学院网站上。

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联系方式：
塔莉亚（Talia Ogliore）
华盛顿大学在圣路易斯
办公室：314 935 2919

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