Ny 3D Computer Chip Bruger Nanotech Til Boost Processing Power

{h1}

En ny type 3d-computerchip, der kombinerer to banebrydende nanoteknologier, kunne dramatisk øge processorernes hastighed og energieffektivitet, finder en ny undersøgelse.

En ny type 3D-computerchip, der kombinerer to banebrydende nanoteknologier, kunne dramatisk øge processorernes hastighed og energieffektivitet, siger en ny undersøgelse.

Dagens chips adskiller hukommelse (som lagrer data) og logikkredsløb (hvilke procesdata), og data skubbes frem og tilbage mellem disse to komponenter for at udføre operationer. Men på grund af det begrænsede antal forbindelser mellem hukommelse og logikkredsløb bliver dette en stor flaskehals, især fordi computere forventes at håndtere stadig stigende datamængder.

Tidligere blev denne begrænsning maskeret af virkningerne af Moores lov, der siger at antallet af transistorer, der kan passe på en chip, fordobles hvert andet år med en ledsagende stigning i præstationer. Men som chipproducenter rammer grundlæggende fysiske grænser for, hvordan små transistorer kan få, har denne tendens bremset. [10 teknologier, der vil transformere dit liv]

Den nye prototype-chip, designet af ingeniører fra Stanford University og Massachusetts Institute of Technology, tackler begge problemer samtidigt ved at lægge hukommelse og logiske kredsløb oven på hinanden, snarere end side om side.

Ikke alene gør dette en effektiv udnyttelse af rummet, men det øger også overfladearealet dramatisk for forbindelser mellem komponenterne, siger forskerne. Et konventionelt logisk kredsløb ville have et begrænset antal stifter på hver kant, hvorigennem overførsel af data; Forskerne var derimod ikke begrænset til at bruge kanter og kunne tættere pakke lodrette ledninger, der løber fra logiklaget til hukommelseslaget.

"Med separat hukommelse og computing er en chip næsten som to meget befolkede byer, men der er meget få broer mellem dem," fortæller studieleder Subhasish Mitra, en professor i elektroteknik og datalogi i Stanford, WordsSideKick.com. "Nu har vi ikke bare bragt disse to byer sammen - vi har bygget mange flere broer, så trafikken kan gå meget mere effektivt mellem dem."

Dertil kommer, at forskerne anvendte logiske kredsløb konstrueret fra carbon nanotubetransistorer sammen med en ny teknologi kaldet resistiv Random Access Memory (RRAM), der begge er meget mere energieffektive end siliciumteknologier. Dette er vigtigt, fordi den enorme energi, der er nødvendig for at køre datacentre, udgør en anden stor udfordring for teknologiselskaber.

"For at få den næste 1000-gangs forbedring i computerens ydeevne med hensyn til energieffektivitet, som får tingene til at køre med meget lav energi og samtidig gør tingene kører rigtig hurtigt, er det den arkitektur, du har brug for," sagde Mitra.

Mens begge disse nye nanoteknologier har iboende fordele i forhold til konventionel siliciumbaseret teknologi, er de også integreret i den nye chips 3D-arkitektur, siger forskerne.

Årsagen til, at dagens chips er 2D, skyldes, at fremstilling af siliciumtransistorer på en chip kræver temperaturer på mere end 1800 grader Fahrenheit (1.000 grader Celsius), hvilket gør det umuligt at lag siliciumkredsløb oven på hinanden uden at beskadige bundlaget, siger forskerne.

Men både carbon nanorørstransistorer og RRAM er fremstillet ved køligere end 200° C, så de kan let lages på toppen af ​​silicium uden at beskadige det underliggende kredsløb. Dette gør forskernes tilgang også kompatibel med den nuværende chip-making teknologi, sagde de. [Super-Intelligent Machines: 7 Robotic Futures]

Stackning af mange lag oven på hinanden kan potentielt føre til overophedning, siger Mitra, fordi de øverste lag vil være langt fra varmen synker ved bunden af ​​chippen. Men han tilføjede, at problemet skal være relativt enkelt at konstruere rundt, og den øgede energieffektivitet i den nye teknologi betyder, at der ikke bliver genereret mindre varme i første omgang.

For at demonstrere fordelene ved dets design bygget teamet en prototype gas detektor ved at tilføje et andet lag af carbon nanotube-baserede sensorer oven på chippen. Den vertikale integration medførte, at hver af disse sensorer var direkte forbundet til en RRAM-celle, hvilket dramatisk øgede den hastighed, hvormed data kunne behandles.

Disse data blev derefter overført til logiklaget, som gennemførte en maskinindlæringsalgoritme, der gjorde det muligt at skelne mellem dampene af citronsaft, vodka og øl.

Dette var kun en demonstration, men Mitra sagde, og chippen er yderst alsidig og særligt velegnet til den slags datatunge, dybe neurale netværksmetoder, der understøtter den nuværende kunstige intelligens teknologi.

Jan Rabaey, professor i elektroteknik og computervidenskab ved University of California i Berkeley, som ikke var involveret i forskningen, sagde, at han var enig.

"Disse strukturer kan være særligt velegnede til alternative læringsbaserede beregningsmæssige paradigmer som hjerneinspirerede systemer og dybe neurale netværk, og den fremgangsmåde, som forfatterne fremlægger, er bestemt et godt første skridt i den retning," fortalte han MIT News.

Den nye undersøgelse blev udgivet online den 5. juli i tidsskriftet Nature.

Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: Super Computers: Next-Gen Nanotube Microchips.




Forskning


Real-Life 'Robocop' Kan Komme Til En Gade I Nærheden Af ​​Dig
Real-Life 'Robocop' Kan Komme Til En Gade I Nærheden Af ​​Dig

Hvor Tæt Er Vi På Kubricks Ai-Kontrollerede Vision Af Fremtiden?
Hvor Tæt Er Vi På Kubricks Ai-Kontrollerede Vision Af Fremtiden?

Videnskab Nyheder


Første Biavler Fra Bibelsk Israel Discovered
Første Biavler Fra Bibelsk Israel Discovered

Hvor Lang Tid Kan Du Virkelig Vente På At Have Børn? Her Er En Graf (Infografisk)
Hvor Lang Tid Kan Du Virkelig Vente På At Have Børn? Her Er En Graf (Infografisk)

Mutant Sommerfugle Forbundet Med Japans Atomkatastrofe
Mutant Sommerfugle Forbundet Med Japans Atomkatastrofe

Kostsoda Forbundet Med Øget Mavefedt Hos Ældre Voksne
Kostsoda Forbundet Med Øget Mavefedt Hos Ældre Voksne

110 Giant Steps: Langhalset Dinosaur Breaks Record For Longest Trackway
110 Giant Steps: Langhalset Dinosaur Breaks Record For Longest Trackway


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com