نسل بعدی تراشه های رایانه ای

مهندسان تراشه ای رایانه ای ساختند که دو عملکرد "عملیات منطقی" و "ذخیره داده" را در یک معماری واحد ترکیب می کند و راه را برای ساخت دستگاه های کارآمدتر هموار می کند. این فناوری به ویژه برای برنامه های مبتنی بر هوش مصنوعی بسیار امیدوار کننده است.

ساخت این تراشه، موفقیتی بزرگ در علم الکترونیک به شمار می رود. مهندسان الکترونیک و سازه های مقیاس نانو (LANES) آزمایشگاه EPFL مدار جدیدی ساخته اند که امکان تولید دستگاه های کوچکتر، سریعتر و کم مصرف تر را فراهم می کند (که مزایای عمده ای برای سیستم های هوش مصنوعی خواهد داشت). فناوری انقلابی آنها برای اولین بار از ماده ای دو بعدی برای "معماری منطق در حافظه" یا "معماری واحدی که عملکردهای منطقی را با عملکرد حافظه ترکیب می کند"، استفاده می کند.

تا امروز بهره وری انرژی تراشه های رایانه ای، توسط معماری von Neumann (که در حال حاضر استفاده می شود) محدود می شده است، به طوری که پردازش و ذخیره سازی داده ها در دو واحد جداگانه انجام می شود. این بدان معناست که داده ها باید دائماً بین این دو واحد منتقل شوند، که این امر نیاز به صرف وقت و انرژی قابل توجهی دارد.

ایدۀ مهندسان در ساخت تراشه جدید، این است که با ترکیب این دو واحد در یک ساختار، می توانند تلفات زمان و انرژی را کاهش دهند. این تراشه از MoS2 ساخته شده که ماده ای 2 بعدی است که از یک لایه منفرد ساخته شده و تنها سه اتم ضخامت دارد و یک نیمه هادی عالی است. مهندسان LANES از چند سال پیش خواص ویژۀ MoS2 را مطالعه کرده بودند و دریافتند که به ویژه برای کاربردهای الکترونیکی بسیار مناسب است. در حال حاضر، این تیم تحقیقات اولیه را برای ایجاد فناوری نسل بعدی انجام داده است.

تراشه جدید مبتنی بر ترانزیستورهای موسوم به FGFET است. مزیت این ترانزیستورها این است که می توانند بارهای الکتریکی را برای مدتهای طولانی نگه دارند و معمولاً در سیستمهای حافظه فلش برای دوربین، تلفن هوشمند و رایانه استفاده می شوند. ویژگی های منحصر به فرد الکتریکی MoS2 باعث می شود تا این ماده به طور ویژه ای در برابر بارهای ذخیره شده در FGFET حساس باشد؛ این خاصیتی است که باعث می شود مهندسان بتوانند مدارهایی تولید کنند که هم به عنوان واحد ذخیره حافظه و هم به عنوان ترانزیستور قابل برنامه ریزی کار کند. آنان توانستند با استفاده از MoS2، عملکردهای پردازش متعددی را تنها در یک مدار قرار دهند و آنها را به دلخواه تغییر دهند.

آندراس کیس، رئیس این تیم تحقیقاتی می گوید: "این توانایی مدارها برای انجام دو عملکرد، مشابه عملکرد مغز انسان است که نورون ها هم در ذخیره سازی خاطرات و هم در انجام محاسبات ذهنی نقش دارند."

وی همچنین می افزاید: "طراحی مدار ما چندین مزیت دارد؛ می تواند اتلاف انرژی مربوط به انتقال داده ها بین واحدهای حافظه و پردازنده ها را کاهش دهد، مدت زمان لازم برای عملیات محاسباتی را کاهش دهد ونیز فضای مورد نیاز را کوچک کند. این مزایا راهی برای تولید دستگاه های کوچکتر، قدرتمندتر و با بهره وری انرژی بیشتر می گشاید. "

این تیم تحقیقاتی همچنین در ساخت مدار از مواد 2 بعدی تخصص چشمگیری کسب کرده است. کیس می گوید: "ما اولین تراشه خود را ده سال پیش با دست ساختیم. اما از آن زمان تا کنون، فرآیند ساخت پیشرفته ای ایجاد کرده ایم که به ما این امکان را دهد تنها در یک اجرا، 80 تراشه یا بیشتر درست کنیم."

 

مرجع مقاله:

    Guilherme Migliato Marega, Yanfei Zhao, Ahmet Avsar, Zhenyu Wang, Mukesh Tripathi, Aleksandra Radenovic, Andras Kis. Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor. Nature, 2020; 587 (7832): 72 DOI: 10.1038/s41586-020-2861-0

 

ترجمه:

تحریریه کوثرنامه

بازدید 2373 بار

نظر دادن

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.

 

پرتال جامع فرهنگی کوثرنامه،درحوزه فرهنگ عمومی فعالیت میکند .هدف این پایگاه، تأمین نیازمندیهای فرهنگ عمومی خانواده ایرانی است.

 کانال کوثرنامه در تلگرام کانال کوثرنامه در سروش کانال کوثرنامه در ایتا

اینستاگرام

آمـاربازدیـد

امروز0
دیروز0
ماه0
مجموع2009489

افراد آنلاین

آنلاین

مجوزها

logo-samandehi
بالا