Nieuwe 3D-Computerchip Maakt Gebruik Van Nanotech Om De Verwerkingskracht Te Versterken

{h1}

Een nieuw type 3d-computerchip dat twee geavanceerde nanotechnologieën combineert, zou de snelheid en energie-efficiëntie van processors drastisch kunnen verhogen, zo blijkt uit een nieuw onderzoek.

Een nieuw type 3D-computerchip dat twee geavanceerde nanotechnologieën combineert, zou de snelheid en energie-efficiëntie van processors drastisch kunnen verhogen, aldus een nieuwe studie.

De chips van vandaag scheiden geheugen (dat gegevens opslaat) en logische circuits (die gegevens verwerken) en gegevens worden heen en weer geschoven tussen deze twee componenten om bewerkingen uit te voeren. Maar vanwege het beperkte aantal verbindingen tussen geheugen en logische circuits, wordt dit een belangrijk knelpunt, vooral omdat van computers wordt verwacht dat ze omgaan met steeds grotere hoeveelheden gegevens.

Voorheen werd deze beperking gemaskeerd door de effecten van de wet van Moore, die zegt dat het aantal transistors dat op een chip past verdubbelt om de twee jaar, met een bijbehorende toename in prestaties. Maar aangezien chipfabrikanten fundamentele fysieke limieten bereiken over hoe kleine transistors kunnen worden, is deze trend vertraagd. [10 technologieën die je leven zullen veranderen]

De nieuwe prototype-chip, ontworpen door ingenieurs van Stanford University en het Massachusetts Institute of Technology, pakt beide problemen tegelijkertijd aan door geheugen en logische circuits boven elkaar te leggen, in plaats van naast elkaar.

Dit maakt niet alleen efficiënt gebruik van de ruimte, maar het vergroot ook dramatisch de oppervlakte voor verbindingen tussen de componenten, aldus de onderzoekers. Een conventionele logische schakeling zou een beperkt aantal pinnen op elke rand hebben waardoorheen gegevens worden overgedragen; daarentegen waren de onderzoekers niet beperkt tot het gebruik van randen en waren ze in staat dichte draden verticaal te verpakken die van de logische laag naar de geheugenlaag liepen.

"Met een afzonderlijk geheugen en computergebruik lijkt een chip bijna op twee zeer bevolkte steden, maar er zijn maar weinig bruggen tussen hen", vertelde studieleider Subhasish Mitra, hoogleraar elektrotechniek en computerwetenschappen aan Stanford, aan WordsSideKick.com. "Nu hebben we deze twee steden niet alleen samengebracht - we hebben nog veel meer bruggen gebouwd, zodat het verkeer veel efficiënter tussen hen kan gaan."

Bovendien maakten de onderzoekers gebruik van logische schakelingen die waren opgebouwd uit koolstofnanobuis-transistoren, samen met een opkomende technologie die resistief random-access memory (RRAM) wordt genoemd, die beide veel energie-efficiënter zijn dan siliciumtechnologieën. Dit is belangrijk omdat de enorme energie die nodig is om datacenters uit te voeren een extra grote uitdaging vormt voor technologische bedrijven.

"Om de volgende 1.000-voudige verbetering van de computerprestaties op het gebied van energie-efficiëntie te bereiken, waardoor de dingen met een zeer lage energie worden uitgevoerd en tegelijkertijd de zaken heel snel laten verlopen, is dit de architectuur die u nodig hebt," zei Mitra.

Hoewel beide nieuwe nanotechnologieën inherente voordelen hebben ten opzichte van conventionele, op silicium gebaseerde technologie, zijn ze ook een integraal onderdeel van de 3D-architectuur van de nieuwe chip, aldus de onderzoekers.

De reden waarom de chips van vandaag 2D zijn, is omdat het vervaardigen van siliciumtransistors op een chip temperaturen van meer dan 1800 graden Fahrenheit (1.000 graden Celsius) vereist, waardoor het onmogelijk is siliciumcircuits op elkaar te leggen zonder de onderste laag te beschadigen, aldus de onderzoekers..

Maar beide carbon nanobuis-transistors en RRAM worden gefabriceerd op een temperatuur van minder dan 392 graden F (200 graden C), zodat ze eenvoudig op silicium kunnen worden gelaagd zonder de onderliggende schakelingen te beschadigen. Dit maakt de aanpak van de onderzoekers ook compatibel met de huidige technologie voor het maken van chips, zeiden ze. [Super-intelligente machines: 7 Robotic Futures]

Veel lagen op elkaar stapelen kan mogelijk leiden tot oververhitting, zei Mitra, omdat de bovenste lagen ver van de koelelementen aan de onderkant van de chip liggen. Maar, voegde hij eraan toe, dat probleem zou relatief eenvoudig moeten zijn om rond te engineeren, en de verhoogde energie-efficiëntie van de nieuwe technologie betekent dat er in de eerste plaats minder warmte wordt gegenereerd.

Om de voordelen van het ontwerp te demonstreren, heeft het team een ​​prototype gasdetector gebouwd door een nieuwe laag sensoren op basis van koolstofnanobuisjes bovenop de chip toe te voegen. De verticale integratie betekende dat elk van deze sensoren rechtstreeks was verbonden met een RRAM-cel, waardoor de snelheid waarmee gegevens konden worden verwerkt dramatisch toenam.

Deze gegevens werden vervolgens overgebracht naar de logische laag, die een algoritme voor computerleren implementeerde waarmee het onderscheid kon maken tussen de dampen van citroensap, wodka en bier.

Dit was slechts een demonstratie, zei Mitra, en de chip is zeer veelzijdig en bijzonder geschikt voor het soort data-zware, diepe neurale netwerkbenaderingen die de huidige kunstmatige intelligentie-technologie ondersteunen.

Jan Rabaey, hoogleraar elektrotechniek en computerwetenschappen aan de University of California in Berkeley, die niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat hij het daarmee eens was.

"Deze structuren kunnen met name geschikt zijn voor alternatieve op leer gebaseerde computationele paradigma's, zoals op de hersenen geïnspireerde systemen en diepe neurale netten, en de benadering die door de auteurs wordt gepresenteerd, is beslist een geweldige eerste stap in die richting", vertelde hij aan MIT News.

De nieuwe studie werd online gepubliceerd op 5 juli in het tijdschrift Nature.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com