Desarrollan chip que combina operaciones lógicas y almacenamiento de datos en una sola arquitectura

Ingenieros de EPFL han desarrollado un chip de computadora que combina dos funciones (operaciones lógicas y almacenamiento de datos) en una sola arquitectura, allanando el camino hacia dispositivos más eficientes.

Su tecnología es particularmente prometedora para aplicaciones que dependen de la inteligencia artificial.

Es un gran avance en el campo de la electrónica.

Los ingenieros del Laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala (LANES) de EPFL han desarrollado un circuito de próxima generación que permite dispositivos más pequeños, más rápidos y con mayor eficiencia energética, lo que tendría importantes beneficios para los sistemas de inteligencia artificial.

Su tecnología revolucionaria es la primera en utilizar un material 2D para lo que se llama arquitectura lógica en memoria, o una arquitectura única que combina operaciones lógicas con una función de memoria.

Los hallazgos del equipo de investigación aparecen en Nature.

Hasta ahora, la eficiencia energética de los chips de computadora se ha visto limitada por la arquitectura de von Neumann que utilizan actualmente, donde el procesamiento y el almacenamiento de datos se llevan a cabo en dos unidades separadas.

Eso significa que los datos deben transferirse constantemente entre las dos unidades, consumiendo una cantidad considerable de tiempo y energía.

Al combinar las dos unidades en una sola estructura, los ingenieros pueden reducir estas pérdidas.

Esa es la idea detrás del nuevo chip desarrollado en EPFL, aunque va un paso más allá de los dispositivos de lógica en memoria existentes.

El chip EPFL está hecho de MoS₂, que es un material 2D que consta de una sola capa de solo tres átomos de espesor.

También es un excelente semiconductor.

Los ingenieros de LANES ya habían estudiado las propiedades específicas de MoS₂ hace unos años y encontraron que es particularmente adecuado para aplicaciones electrónicas.

Ahora, el equipo ha llevado más allá esa investigación inicial para crear su tecnología de próxima generación.

El chip EPFL se basa en transistores de efecto de campo de puerta flotante (FGFET).

La ventaja de estos transistores es que pueden mantener cargas eléctricas durante períodos prolongados; se utilizan normalmente en sistemas de memoria flash para cámaras, teléfonos inteligentes y computadoras.

Las propiedades eléctricas únicas de MoS₂ lo hacen particularmente sensible a las cargas almacenadas en los FGFET, que es lo que permitió a los ingenieros de LANES desarrollar circuitos que funcionan como unidades de almacenamiento de memoria y transistores programables.

Al usar MoS₂, pudieron incorporar numerosas funciones de procesamiento en un solo circuito y luego cambiarlas según lo deseado.

“Esta capacidad de los circuitos para realizar dos funciones es similar a cómo funciona el cerebro humano, donde las neuronas están involucradas tanto en el almacenamiento de recuerdos como en la realización de cálculos mentales”, dice Andras Kis, director de LANES.

“Nuestro diseño de circuito tiene varias ventajas.

Puede reducir la pérdida de energía asociada con la transferencia de datos entre unidades de memoria y procesadores, reducir la cantidad de tiempo necesario para las operaciones informáticas y reducir la cantidad de espacio requerido.

Eso abre la puerta a dispositivos que son más pequeños, más potentes y con mayor eficiencia energética“.

El equipo de investigación de LANES también ha adquirido una gran experiencia en la fabricación de circuitos con materiales 2D.

“Hicimos nuestro primer chip hace diez años a mano”, dice Kis.

“Pero desde entonces hemos desarrollado un proceso de fabricación avanzado que nos permite hacer 80 o más chips en una sola corrida, con propiedades bien controladas“.

Fuente: EPFL