«Нано-қақпа» жобалауындағы жаңа тәсіл жад пен логикалық элементтер арасындағы кернеу айырмашылығын жоюға мүмкіндік береді, бұл жасанды интеллект жүйелерінде деректерді беру кезінде энергия тұтынуын айтарлықтай азайта алады.

Пекин университеті мен Қытай ғылым академиясының зерттеу тобы әлемдегі ең ықшам ферроэлектрлік транзисторды жасап шығарды, оның қақпа ұзындығы небәрі 1 нанометр. Science Advances журналында егжей-тегжейлі сипатталған бұл құрылғы 0,6 вольт кернеуде жұмыс істейді, бұл жартылай өткізгіш өнеркәсібіндегі негізгі энергетикалық шектеулердің бірін жоюға мүмкіндік береді.

Қазіргі заманғы логикалық микросхемалар әдетте шамамен 0,7 вольт кернеуде жұмыс істейді, ал энергияға тәуелсіз жад, мысалы, NAND flash, жазу үшін 5 вольт және одан жоғары кернеуді қажет етеді. Бұрынғы ферроэлектрлік өрістік транзисторлар (FeFET) да 1,5 вольттан жоғары кернеуді талап ететін. Жұмыс кернеулерінің сәйкес келмеуі қосымша кернеу күшейткіш схемаларын қолдануға мәжбүр етеді, бұл энергия шығынын арттырып, чипте орын алады. Жасанды интеллектке арналған типтік чиптерде жалпы энергия тұтынудың 60-90% деректерді беруге жұмсалады, ал есептеулерге әлдеқайда аз энергия кетеді.

Бұл мәселені шешу үшін команда қақпа электродтары ретінде металдық бір қабатты көміртекті нанотүтікшелерді қолданды. Мұндай құрылым нанотұмсық ретінде әрекет етіп, электр өрісін шоғырландырады және ферроэлектрлік қабат пен транзистор арнасы арасындағы байланысты күшейтеді.

Өрісті күшейту поляризация күйін бар болғаны 0,6 вольт кернеуде ауыстыруға мүмкіндік береді, бұл стандартты логикалық кернеуден төмен, сонымен қатар құрылғы қысқа арна эффектілеріне төзімділігін сақтайды.

Молибден дисульфиді (MoS₂) негізіндегі ферроэлектрлік транзисторлар жадтың жоғары сипаттамаларын көрсетеді: қосулы және өшіру токтарының арақатынасы 2 миллионға жетеді, ал бағдарламалау жылдамдығы 1,6 наносекундты құрайды. Жад пен логика арасындағы кернеу үйлесімділігінің арқасында қосымша заряд сорғы схемалары қажет болмайды, бұл деректерді жылдам алмасуға жол ашады.

Құрылғының негізгі жұмыс принципі әртүрлі ферроэлектрлік материалдарға қолдануға болады және стандартты өнеркәсіптік өндіріс процестерімен үйлесімді. Бұл жаңалық ірі жасанды интеллект модельдері, шеткі есептеулер және энергия үнемдеуі шешуші рөл атқаратын киілетін құрылғылар үшін энергия тиімді шешімдер жасауға маңызды үлес қоса алады.