2D材料重塑AI硬件的3D电子产品
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。
“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 2D 材料单片 3D 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 11 月 27 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。”
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