По-малко от две десетилетия след появата на смартфона изкуственият интелект вече работи на устройства, които носим на китките си. Предизвикателството е, че докато устройствата продължават да стават все по-малки, количеството данни, които трябва да обработват, и броят на функциите, които трябва да изпълняват, нарастват експоненциално. Изследователски екип е намерил обещаващ начин да се справи с това: полупроводници за „мултитаскинг“.
Учени от Университета за наука и технологии в Поханг (POSTECH) са разработили транзисторна технология, която позволява на едно полупроводниково устройство да изпълнява множество функции едновременно. Новият подход значително опростява проектирането на схеми и увеличава четирикратно скоростта на обработка на данни в сравнение с конвенционалните методи.
Едно от ключовите предизвикателства в полупроводниковата индустрия е интегрирането на повече функции в по-малки чипове. С увеличаване на броя на функциите се увеличава и броят на необходимите схеми и транзистори.
И все пак когато се добавят нови функции към вече изработени полупроводникови чипове, обработката трябва да се извършва при температури под 400°C, за да се защити съществуващата структура на чипа.
Изследователският екип се е фокусира върху съчетание от цинков оксид (ZnO) и телур (Te). И двата материала могат да бъдат изработени като тънки, еднородни филми при температури под 200°C, което ги прави обещаващи кандидати за полупроводникови материали от следващо поколение. Чрез комбинирането им екипът е създал ZnO-Te хетеропреходен транзистор.
Устройството контролира потока на тока по много характерен начин. За разлика от конвенционалните полупроводници, при които токът обикновено се увеличава с повишаване на напрежението, това устройство показва отрицателна диференциална транскондуктивност (NDT) – при нея токът намалява в определен диапазон на напрежението.
Екипът успешно е реализирал двойна отрицателна диференциална транскондуктивност (D-NDT), при която това явление се случва два пъти последователно в рамките на едно устройство. С думи прости – технологията позволява на едно устройство да обработва задачи, които обикновено биха били разделени между множество устройства, като по този начин намалява сложността на схемата.
Използвайки такова устройство, екипът внедрил честотен квадруплеър – уред, който преобразува един входен сигнал в четири изходни сигнала. Тази функция обикновено изисква множество транзистори, но новата технология я постига с едно устройство, намалявайки броя на необходимите транзистори със 75%.
В реални експерименти изследователите са измерили, че скоростта на обработка на данни се е увеличила четирикратно в рамките на един цикъл на входния сигнал.
„Очакваме тази технология да бъде приложима за разработване на ултракомпактни устройства с изкуствен интелект и триизмерни интегрирани полупроводникови системи с висока плътност“, поясни професор Бьонг Хун Ли от катедрата по електротехника и катедрата по полупроводниково инженерство в POSTECH.
