Революция в енергийната ефективност: Китай създаде наногейтов транзистор със свръхниска консумация

Китайски изследователски екип разработи най-малкия в света сегнетоелектрически транзистор с рекордно ниска консумация на енергия. Работата, публикувана в списанието Science Advances, решава фундаменталния проблем с несъвместимостта на напреженията между логическите устройства и устройствата с памет, който от десетилетия ограничава развитието на полупроводниковата индустрия.

В съвременните логически чипове работното напрежение е намалено до 0,7 волта в името на високата енергийна ефективност. Въпреки това енергонезависимата памет, като например флаш паметта с NAND дизайн, изисква пет или повече волта за записване на данните. Тази разлика принуждаваше производителите да вграждат сложни схеми за преобразуване на напрежението, което водеше до допълнителни загуби на енергия, неефективно използване на кристалната площ и затруднения при преноса на данните между компютъра и паметта.

Този проблем е особено остър в системите за изкуствен интелект. В типичните чипове за изкуствен интелект от 60 до 90% от общата консумация на енергия се изразходва не за изчисления, а за прехвърляне на данни между блоковете. Това се превърна в една от основните физически бариери пред по-нататъшното нарастване на производителността и енергийната ефективност на ИИ, пише China Daily.

Екип от учени от Пекинския университет е създал наногейтови сегнетоелектрически транзистори със свръхниско работно напрежение от 0,6 волта. По този начин физическият размер на гейта е намален до 1 nm – нов световен рекорд.

Рецензентите на списание Science Advances отбелязват, че устройството демонстрира отлична производителност на паметта и за първи път в историята позволява пълна волтова съвместимост между сегнетоелектрическата памет и логическите транзистори. Сега данните могат да се прехвърлят между паметта и изчислителните блокове при едно и също ниско напрежение без преобразуване.

Според разработчиците физичният отварящ механизъм е универсален и може да бъде приложен към сегнетоелектрични материали. Технологията е съвместима със стандартните промишлени производствени процеси и е подходяща за масово производство. Очаква се тя да намери приложение в големите езикови модели, крайните изчисления, носимите устройства и интернет на нещата – навсякъде, където ниската консумация на енергия и компактността при запазване на висока производителност са от решаващо значение.