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重新定义数据处理的能源效率，具有千个晶体管的二维半导体问世

2023-11-18 20:20:00

研究人员制造了第一个基于二维半导体材料的AD8313ARMZ内存处理器，其中包含超过1000个晶体管，这是工业生产道路上的一个重要里程碑。

据最新一期《自然电子学》报道，瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员提出了一种基于二硫化钼的内存处理器，用于数据处理的基本运算之一——向量矩阵乘法。这种操作可用于数字信号处理和人工智能模型的实现，其效率提高可为整个信息通信行业节约大量能源。

新处理器将1024个元件组合在1平方厘米大小的芯片上。每个部件都有2d二硫化钼晶体管和浮动栅极，通过在存储器中储存电荷来控制每个晶体管的导电性。处理器与内存的结合从根本上改变了处理器的计算执行方式。

数据处理的能源效率是指在进行计算和处理数据时所消耗的能源与所完成的计算任务之间的比率。较高的能源效率意味着能够以较少的能源消耗完成更多的计算任务，从而减少能源浪费和碳排放。

近年来，随着人们对可持续发展和节能减排的关注不断增加，研究人员一直在寻找新的材料和技术来提高数据处理的能源效率。在这方面，具有千个晶体管的二维半导体的问世被视为一项重大的突破。

传统的计算机芯片通常采用三维晶体管结构，其中晶体管的数量有限，这限制了计算能力的提升。而二维半导体是一种新型的材料，它具有非常薄的厚度，可以在相同的面积上容纳更多的晶体管。因此，具有千个晶体管的二维半导体芯片将能够实现更高的计算密度和并行处理能力，从而提高数据处理的效率。

此外，二维半导体还具有较高的导电性能和更低的功耗，这使得它们在数据处理中能够更有效地利用能源。相比之下，传统的计算机芯片由于晶体管数量有限，往往需要更高的电压和电流来进行计算，从而消耗更多的能源。因此，具有千个晶体管的二维半导体芯片将能够以更低的能源消耗完成相同的计算任务，提高能源效率。

此外，二维半导体还具有更好的散热性能，可以更有效地散发热量，降低芯片温度。传统的计算机芯片由于晶体管密度高，容易产生较高的热量，需要额外的散热装置来保持稳定运行。而具有千个晶体管的二维半导体芯片由于晶体管数量分散，可以更好地散发热量，减少散热成本和能源消耗。

综上所述，具有千个晶体管的二维半导体芯片的问世将极大地改善数据处理的能源效率。这将有助于减少能源浪费和碳排放，并推动可持续发展和节能减排的目标的实现。随着二维半导体技术的不断发展和成熟，我们有望在未来看到更多基于二维半导体的高能效数据处理解决方案的出现。