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【總編輯圈點(diǎn)】

科技日?qǐng)?bào)北京11月13日電 （記者張夢(mèng)然）據(jù)最新一期《自然·電子學(xué)》報(bào)道，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員提出了一種基于二硫化鉬的內(nèi)存處理器，專用于數(shù)據(jù)處理中的基本運(yùn)算之一：向量矩陣乘法。這種操作在數(shù)字信號(hào)處理和人工智能模型的實(shí)現(xiàn)中無(wú)處不在，其效率的提高可為整個(gè)信息通信行業(yè)節(jié)約大量的能源。

新處理器將1024個(gè)元件組合到一個(gè)一平方厘米的芯片上。每個(gè)元件都包含一個(gè)2D二硫化鉬晶體管以及一個(gè)浮動(dòng)?xùn)艠O，用于在其存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)電荷，以控制每個(gè)晶體管的導(dǎo)電性。以這種方式耦合處理和內(nèi)存，從根本上改變了處理器執(zhí)行計(jì)算的方式。

研究人員指出，通過設(shè)置每個(gè)晶體管的電導(dǎo)率，他們可向處理器施加電壓并測(cè)量輸出，一步執(zhí)行模擬矢量矩陣乘法。

二硫化鉬的選擇在內(nèi)存處理器的開發(fā)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。與當(dāng)今計(jì)算機(jī)處理器中使用最廣泛的半導(dǎo)體硅不同，二硫化鉬形成穩(wěn)定的單層，只有3個(gè)原子厚，僅與周圍環(huán)境發(fā)生微弱的相互作用。它的薄度提供了生產(chǎn)極其緊湊器件的潛力。2010年，研究團(tuán)隊(duì)使用透明膠帶從晶體上剝離的單層材料創(chuàng)建了第一個(gè)單二硫化鉬晶體管。

從單個(gè)晶體管發(fā)展到超過1000個(gè)晶體管的關(guān)鍵進(jìn)步，在于可沉積材料的質(zhì)量。經(jīng)過大量工藝優(yōu)化后，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可生產(chǎn)均勻覆蓋二硫化鉬均質(zhì)層的整個(gè)晶圓。這讓他們能采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)集成電路，并將這些設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為物理電路，從而為大規(guī)模生產(chǎn)打開了大門。

二硫化鉬有點(diǎn)像石墨，可以用作潤(rùn)滑劑，也能用膠帶在表面粘下一層薄膜。二硫化鉬薄膜因其“二維”半導(dǎo)體的特性，有望突破晶體管微縮化的瓶頸，構(gòu)筑出速度更快、功耗更低、柔性透明的新型芯片。近年來(lái)，國(guó)際上在單層二硫化鉬的制備等方面不斷突破，在晶圓質(zhì)量和器件性能上不斷探索極限，中國(guó)在這個(gè)方向處于前列。未來(lái)，可能借此研發(fā)出耗電極低、可穿戴且隨意彎折的芯片和顯示屏。