Mevcut çip tasarımlarında veri depolama ve işlem birimleri birbirinden ayrı çalışıyor. Karmaşık hesaplamalar sırasında verinin bu iki birim arasında sürekli taşınması gerekiyor. Bu süreç hem zaman kaybına hem de ciddi enerji tüketimine yol açıyor. Artan yapay zeka talebiyle birlikte daha büyük ve daha hızlı çiplere ihtiyaç duyulması, güç tüketimini ve ısı üretimini daha da artırıyor.

Beyinden ilham alan mimari

Araştırmacılar, çözümü insan beynini taklit eden bir mimaride buldu. FeFET’ler, veri depolama ve işlem fonksiyonlarını aynı noktada birleştirerek enerji ve alan tasarrufu sağlıyor. 

Ancak bu teknoloji bugüne kadar yüksek çalışma voltajı nedeniyle dezavantajlıydı. Modern mantık devreleri 0,7 voltun altında çalışırken, FeFET’ler yaklaşık 1,5 volt gerektiriyordu. Bilim insanları bunu ağır bir kapıyı iterek açmaya benzetiyor. Bu nedenle yazma ve silme işlemlerinde fazla enerji tüketiyorlardı.

Ayrıca Bkz.SK hynix ve Sandisk’ten yeni nesil bellek HBF ortaklığı

Qiu Chenguang ve Peng Lianmao liderliğindeki ekip, bu sorunu yeni bir transistör yapısıyla aşmayı başardı. Araştırmacılar, kapı elektrodunu yalnızca 1 nanometreye kadar küçültmek için ileri üretim teknikleri kullandı. Karşılaştırma yapmak gerekirse, bir DNA molekülünün genişliği yaklaşık 2 nanometre. Bu da üretimin atomik hassasiyette gerçekleştirildiğini gösteriyor.

Yeniden yapılandırılan transistör, ferrolektrik katman üzerinde güçlü bir elektrik alan oluşmasını sağlayarak çalışma voltajını 0,6 volta kadar düşürdü. Bu yeni nesil FeFET’ler, önceki versiyonlara kıyasla yaklaşık onda bir oranında daha az enerji tüketiyor. Ayrıca transistörler 1,6 nanosaniye gibi son derece hızlı bir tepki süresi sunuyor.

Geliştirilen teknoloji, daha az enerji tüketen veri merkezleri, yüksek performanslı işlemciler ve hatta 1 nanometrenin altındaki üretim düğümlerine sahip çiplerin önünü açabilir.