电子堆叠时候不错成倍增多芯片上的晶体管数目金晨 ai换脸，从而达成更高效的东说念主工智能硬件。
刻下，电子工业正在接近谋略机芯片名义所能容纳的晶体管数目的极限。因此，芯片制造商正在寻求开采而不是向外发展。
该行业的接头不是将越来越小的晶体管挤在一个名义上，而是将晶体管和半导体元件的多个名义堆叠起来 —— 访佛于将牧场平房变成高层建筑。与今天的电子居品比拟，这种多层芯片不错处理指数级增长的数据，并扩充好多更复杂的功能。
但是，一个进犯的淆乱是芯片的构建平台。今天，禁锢的硅晶片是高质地单晶半导体元件滋长的主要支架。任何可堆叠的芯片都必须包括厚硅“地板”算作每一层的一部分，这放慢了功能半导体层之间的任何通讯。
当今，麻省理工学院的工程师们还是找到了一种绕过这个淆乱的神气，他们联想了一种多层芯片，这种芯片不需要任何硅晶圆衬底，而且在蹧跶低的温度下责任，以保留底层的电路。
在今天发表在《当然》杂志上的一项商讨中，该团队讲明说，他们使用这种新神气制造了一种多层芯片，这种芯片是由高质地的半导体材料层互相瓜代滋长而成的。
这种神气使工程师们省略在职何就地的晶体名义上构建高性能晶体管、存储器和逻辑元件，而不单是是在精深的硅片晶体支架上。商讨东说念主员说，莫得这些厚硅衬底，多个半导体层不错更奏凯地搏斗，从而在层之间达成更好更快的通讯和谋略。
商讨东说念主员设思，这种神气不错用于构建东说念主工智能硬件，以堆叠芯片的神气用于札记本电脑或可衣着设备，这将与今天的超等谋略机雷同快速和强盛，并不错存储与物理数据中心很是的大都数据。
“这一败坏为半导体行业开辟了巨大的后劲，允许芯片在莫得传统截止的情况下堆叠金晨 ai换脸，”商讨作家、麻省理工学院机械工程副素质Jeehwan Kim说。“这可能会导致东说念主工智能、逻辑和内存诈欺的谋略能力获取数目级的普及。”
该商讨的麻省理工学院共同作家包括第一作家Ki Seok Kim， Seunghwan Seo， Doyoon Lee， Jung-El Ryu， Jekyung Kim， Jun Min Suh， June-chul Shin， Min- kyu Song， Jin Feng和Sangho Lee，以及来自三星先进时候学院，韩国成均馆大学和德克萨斯大学达拉斯分校的配合者。
种子的口袋
2023年，Kim的团队讲明说，他们开发了一种在非晶名义上滋长高质地半导体材料的神气，访佛于制品芯片上半导体电路的不同地形。他们培育的材料是一种被称为过渡金属二硫族化合物（TMDs）的二维材料，被以为是硅的一个有但愿的继任者，不错制造更小、高性能的晶体管。这种二维材料即使在小到单个原子的法子上也能保抓其半导体特点，而硅的性能却急剧下落。
在之前的责任中，该团队在具有非晶体涂层的硅芯片上以及现存的TMD上滋长了TMD。为了使原子摆设成高质地的单晶神气，而不是无序无序的多晶神气，Kim和他的共事们当先在硅片上掩饰一层相当薄的二氧化硅薄膜，或称“掩膜”，在上头画上眇小的启齿或口袋。然后，他们在面罩上注入一种原子气体，发现原子以“种子”的神气干涉了口袋。这些口袋截止种子以端正的单晶景况滋长。
但在其时，这种神气只可在900摄氏度傍边责任。
“你必须在低于400摄氏度的温度下滋长这种单晶材料，不然底层电路就会透顶烧坏，”Kim说。“是以，咱们的功课是，咱们必须在低于400摄氏度的温度下作念访佛的时候。如若咱们能作念到这少许，影响将是巨大的。”
开采
刘涛李晨车震在他们的新责任中，Kim和他的共事们但愿对他们的神气进行微调，以便在蹧跶低的温度下滋长单晶二维材料，以保留任何潜在的电路。他们在冶金学 —— 金属分娩的科学和工艺 —— 中找到了一个令东说念主骇怪的浅易贬责决议。当冶金学家将熔融金属倒入模具时，液体迟缓地“成核”，即酿成颗粒，滋长并并吞成有章程的晶体，然后硬化成固体神气。冶金学家发现，这种形核最容易发生在浇注液态金属的模具边际。
“已知在边际成核需要较少的能量和热量，”Kim说。“是以咱们从冶金学中模仿了这一观念，用于翌日的东说念主工智能硬件。”
该团队但愿在还是用晶体管电路制造的硅片上滋长单晶TMD。他们当先用二氧化硅的掩膜掩饰电路，就像他们之前的责任雷同。然后，他们将TMD的“种子”千里积在面具每个口袋的边际，发现这些边际种子在低至380摄氏度的温度下滋长成单晶材料，而种子运转滋长在辩认每个口袋边际的中心，这需要更高的温度才能酿成单晶材料。
更进一步，商讨东说念主员使用新神气制造了一个多层芯片，其中两种不同的TMD瓜代层-二硫化钼，一种制造n型晶体管的有前途的候选材料；二硒化钨，一种有后劲制成p型晶体管的材料。p型和n型晶体管都是扩充当何逻辑操作的电子构件。该团队省略以单晶神气培育这两种材料，奏凯在相互的顶部，而不需要任何中间硅片。Kim说，这种神气将有用地使芯片半导体元件的密度增多一倍，畸形是金属氧化物半导体（CMOS），这是当代逻辑电路的基本构成部分。
“通过咱们的时候达成的居品不仅是3D逻辑芯片，而且是3D存储器过头组合，”Kim说。“通过咱们基于增长的单片3D神气，你不错在相互之上增长数十到数百个逻辑和存储层，而且它们省略很好地通讯。”
第一作家kisseok Kim补充说：“传统的3D芯片是用硅片制造的，通过在硅片上钻孔，这一历程截止了堆叠层的数目、垂直对皆辩认率和产量。”“咱们以增长为基础的神气一次性贬责了统共这些问题。”
为了进一步达成可堆叠芯片联想的买卖化，Kim最近成立了一家名为FS2（Future Semiconductor 2D materials）的公司。
他说：“到面前为止，咱们展示了一个小边界设备阵列的观念。下一步是扩大边界，展示专科的东说念主工智能芯片操作。”
这项商讨获取了三星先进时候商讨所和好意思国空军科学商讨办公室的部分支柱。
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