Les chercheurs utilisent du matériel 2D pour remodeler l’électronique 3D pour le matériel d’IA

Les puces informatiques multifonctionnelles ont évolué pour faire davantage avec des capteurs, des processeurs, de la mémoire et d’autres composants spécialisés intégrés. Cependant, à mesure que les puces se sont développées, le temps nécessaire pour déplacer les informations entre les composants fonctionnels a également augmenté.

“Pensez-y comme si vous construisiez une maison”, a déclaré Sang-Hoon Bae, professeur adjoint de génie mécanique et de science des matériaux à la McKelvey School of Engineering de l’Université Washington de St. Louis. “Vous construisez latéralement et verticalement pour obtenir plus de fonctions, plus d’espace pour effectuer des activités plus spécialisées, mais vous devez ensuite passer plus de temps à vous déplacer ou à communiquer entre les pièces.”

Pour relever ce défi, Bae et une équipe de collaborateurs internationaux, dont des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology, de l’Université Yonsei, de l’Université Inha, du Georgia Institute of Technology et de l’Université de Notre Dame, ont démontré l’intégration 3D monolithique de matériaux 2D en couches dans un nouveau traitement. matériel informatique pour l’intelligence artificielle (IA).

Ils envisagent que leur nouvelle approche fournira non seulement une solution matérielle pour intégrer pleinement de nombreuses fonctions dans une seule et petite puce électronique, mais ouvrira également la voie à l’informatique avancée de l’IA. Leur travail a été publié le 27 novembre dans Matériaux naturelsoù il a été sélectionné comme article de couverture.

La puce monolithique intégrée en 3D de l’équipe offre des avantages par rapport aux puces informatiques intégrées latéralement existantes. Le dispositif contient six couches 2D atomiquement fines, chacune avec sa propre fonction, et permet de réduire considérablement le temps de traitement, la consommation d’énergie, la latence et l’encombrement. Ceci est accompli en regroupant étroitement les couches de traitement pour garantir une connectivité intercouche dense. En conséquence, le matériel offre une efficacité et des performances sans précédent dans les tâches informatiques d’IA.

Cette découverte offre une nouvelle solution pour intégrer l’électronique et ouvre également la porte à une nouvelle ère de matériel informatique multifonctionnel. Basée sur le parallélisme ultime, cette technologie pourrait considérablement étendre les capacités des systèmes d’IA, leur permettant de gérer des tâches complexes avec une rapidité fulgurante et une précision exceptionnelle, a déclaré Bae.

“L’intégration 3D monolithique a le potentiel de remodeler l’ensemble de l’industrie électronique et informatique en permettant le développement d’appareils plus compacts, plus puissants et plus économes en énergie”, a déclaré Bae. “Les matériaux 2D atomiquement fins sont idéaux pour cela, et mes collaborateurs et moi continuerons à améliorer ce matériau jusqu’à ce que nous puissions finalement intégrer toutes les couches fonctionnelles sur une seule puce.”

Bae a déclaré que ces appareils sont également plus flexibles et fonctionnels, ce qui les rend adaptés à davantage d’applications.

« Des véhicules autonomes aux diagnostics médicaux et aux centres de données, les applications de cette technologie d’intégration 3D monolithique sont potentiellement illimitées », a-t-il déclaré. “Par exemple, l’informatique intégrée aux capteurs combine les fonctions du capteur et de l’ordinateur dans un seul appareil, au lieu qu’un capteur obtienne des informations puis transfère les données à un ordinateur. Cela nous permet d’obtenir un signal et de calculer directement les données, ce qui entraîne un traitement plus rapide, une consommation d’énergie réduite et sécurité renforcée car les données ne sont pas transférées.