第一作者：Guilherme Migliato Marega1. 基于MoS2開發(fā)了一種基于浮柵場效應晶體管（FGFETs）的存儲器中邏輯器件和電路。2. 從材料的角度為類腦芯片的存算一體化提供了突破。在過去50年，傳統(tǒng)數(shù)字計算機的性能在不斷提高。集成電路的技術進步一方面使得硬件變得越來越強大，另一方面也給尋求優(yōu)化算法性能的系統(tǒng)架構師帶來了挑戰(zhàn)。下一代高性能、低功耗的計算機系統(tǒng)需要像大腦學習。傳統(tǒng)計算機依循馮·諾依曼架構設計，存儲與計算功能分離。每進行一次運算，計算機都要在內存和CPU兩個區(qū)域之間來回調用，大數(shù)據(jù)處理效率有待提高。除此之外，因為在存儲與計算空間之間來回調用，芯片的能耗大部分轉化為熱量，既不利于設備的性能穩(wěn)定，又不環(huán)保。類腦芯片就不一樣了，人腦中存儲與計算功能是合二為一的。科學家們長期以來一直對大腦的計算能力著迷，大腦不僅具有難以置信的能效，而且由于其神經(jīng)元和突觸的架構，還擁有獨特的信息處理性能。類腦芯片可以模擬人腦的復雜處理能力，啟發(fā)了神經(jīng)形態(tài)計算領域，一個使用大腦神經(jīng)網(wǎng)絡結構作為下一代計算機基礎的研究領域。為了開發(fā)類腦芯片，大量的研究都集中于探索新的器件架構上。然而，適合于這種器件設計的材料開發(fā)仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。有鑒與此，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院Andras Kis等人將大面積MoS2作為有源溝道材料，開發(fā)了一種基于浮柵場效應晶體管（FGFETs）的存儲器中邏輯器件和電路。以半導體MoS2為代表的原子層超薄二維材料具有獨特的電學和力學性能 研究人員使用一種大晶粒、大面積金屬-有機化學氣相沉積（MOCVD）工藝來生長MoS2。基于此構建的FGFETs的電導可以精確且連續(xù)地調整，因此能夠將它們用作可重新配置邏輯電路的構建單元。在可重新配置邏輯電路中，可以使用存儲元件直接執(zhí)行邏輯操作。研究人員以可編程NOR門為演示對象，證明了該設計可以簡單地擴展以實現(xiàn)更復雜的可編程邏輯和功能完整的操作集。總之，這項研究展示了原子層超薄半導體二維材料在下一代低功耗電子產(chǎn)品方面的巨大應用前景，為類腦芯片的開發(fā)提供了重要的材料基礎。Migliato Marega, G., Zhao, Y., Avsar, A. et al. Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor. Nature 587, 72–77 (2020)DOI：10.1038/s41586-020-2861-0https://doi.org/10.1038/s41586-020-2861-0
