I ricercatori hanno sviluppato chip a tensione ultrabassa (0,6 volt) per dispositivi IA e IoT

Quando la logica e la memoria funzionano alla stessa tensione ultrabassa, il trasferimento dei dati diventa fluido, suggerendo nuove efficienze nei modelli di intelligenza artificiale, nei dispositivi edge e nell’elettronica indossabile.

Un team di ricercatori dell'Università di Pechino ha sviluppato un transistor ferroelettrico nano-gate che funziona a una tensione ultrabassa di 0,6 volt.Il progetto riduce le dimensioni fisiche del gate a solo 1 nanometro e offre un percorso per ridurre il consumo energetico nei sistemi di semiconduttori avanzati.

I chip logici tradizionali funzionano a tensioni intorno a 0,7 volt per l'efficienza energetica, mentre le memorie non volatili tradizionali come le flash NAND richiedono tensioni più elevate per le operazioni di scrittura.Questa discrepanza in precedenza richiedeva complessi circuiti step-up o step-down della tensione, che aumentavano il consumo di energia, sprecavano spazio e creavano colli di bottiglia nel trasferimento dei dati tra le unità logiche e di memoria.

I nuovi transistor nano-gate sono progettati per essere compatibili in tensione sia con dispositivi di memoria che con dispositivi logici.Consentendo il trasferimento dei dati alla stessa bassa tensione, l’architettura elimina le barriere e riduce la perdita di energia, risolvendo una delle principali limitazioni dei chip AI, dove dal 60 al 90% dell’energia viene spesso spesa per lo spostamento dei dati anziché per il calcolo.

I revisori notano che i dispositivi dimostrano elevate prestazioni di memoria e che il principio fisico sottostante è universale, rendendolo applicabile ai materiali ferroelettrici tradizionali.La tecnologia può essere prodotta anche utilizzando processi industriali standard, evidenziandone la compatibilità con la produzione su larga scala.

Le applicazioni per questo sviluppo includono l'inferenza ad alta velocità in modelli di intelligenza artificiale di grandi dimensioni, intelligenza periferica, elettronica indossabile e dispositivi Internet of Things, dove il basso consumo energetico è fondamentale.L’approccio potrebbe contribuire a migliorare sia l’efficienza computazionale che la sostenibilità energetica nei futuri prodotti a semiconduttori.

Qiu Chenguang, ricercatore senior presso l'Università di Pechino, ha dichiarato: "I nostri risultati risolvono il problema dell'incompatibilità di tensione tra memoria e logica. I dati possono ora essere trasferiti a bassa tensione con un consumo energetico minimo per un'interazione ad alta velocità".