MIT News-ის ოფისის ვებგვერდზე გამოსაქვეყნებლად განკუთვნილი სურათები ხელმისაწვდომია არაკომერციული ორგანიზაციებისთვის, პრესისთვის და ფართო საზოგადოებისთვის Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives ლიცენზიით. მოწოდებული სურათების შეცვლა დაუშვებელია, გარდა მათი ზომის შესაბამისად დაჭრისა. სურათების რეპროდუცირებისას უნდა მიეთითოს ავტორი; თუ ქვემოთ არ არის მითითებული, სურათების ავტორად მიუთითეთ „MIT“. MIT-ის მკვლევრებმა შეიმუშავეს დამზადების ახალი მეთოდი, რომელსაც შეუძლია, არსებულ წრედზე მრავალი ფუნქციური კომპონენტის დაწყობით, უფრო ენერგოეფექტური ელექტრონიკის წარმოება გახადოს შესაძლებელი. ტრადიციულ წრედებში ლოგიკური მოწყობილობები, რომლებიც ასრულებენ გამოთვლებს (მაგალითად, ტრანზისტორები) და მეხსიერების მოწყობილობები, რომლებიც მონაცემებს ინახავენ, ცალკეული კომპონენტების სახით შენდება, რაც აიძულებს მონაცემებს მათ შორის მუდმივად მოძრაობას, რაც ენერგიას ფუჭად ხარჯავს. ელექტრონიკის ინტეგრაციის ეს ახალი პლატფორმა მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, ტრანზისტორები და მეხსიერების მოწყობილობები ნახევარგამტარულ ჩიპზე ერთ კომპაქტურ სტრუქტურად დაამზადონ. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს დახარჯულ ენერგიას და ზრდის გამოთვლით სიჩქარეს. ამ მიღწევის გასაღები არის ახლად შემუშავებული მასალა უნიკალური თვისებებით და დამზადების უფრო ზუსტი მიდგომა, რომელიც ამცირებს მასალაში დეფექტების რაოდენობას. ეს მკვლევრებს საშუალებას აძლევს, შექმნან უკიდურესად მცირე ზომის ტრანზისტორები ჩაშენებული მეხსიერებით, რომლებსაც შეუძლიათ იმაზე სწრაფად იმუშაონ, ვიდრე უახლესი მოწყობილობები, და ამასთანავე, იმაზე ნაკლები ელექტროენერგია მოიხმარონ, ვიდრე მსგავსი ტრანზისტორები. ელექტრონული მოწყობილობების ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესებით, ამ ახალ მიდგომას შეუძლია ხელი შეუწყოს გამოთვლითი პროცესების მზარდი ელექტროენერგიის მოხმარების შემცირებას, განსაკუთრებით ისეთი მომთხოვნი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა გენერაციული ხელოვნური ინტელექტი, ღრმა სწავლა და კომპიუტერული ხედვის ამოცანები. „მომავალში მინიმუმამდე უნდა დავიყვანოთ ენერგიის რაოდენობა, რომელსაც ვიყენებთ ხელოვნური ინტელექტისა და სხვა მონაცემებზე ორიენტირებული გამოთვლებისთვის, რადგან ეს უბრალოდ მდგრადი არ არის. ამ პროგრესის გასაგრძელებლად დაგვჭირდება ახალი ტექნოლოგიები, როგორიცაა ინტეგრაციის ეს პლატფორმა,“ – ამბობს იანჯი შაო (Yanjie Shao), MIT-ის პოსტდოქტორი და ამ ახალი ტრანზისტორების შესახებ ორი ნაშრომის მთავარი ავტორი. ახალი ტექნიკა აღწერილია ორ ნაშრომში (ერთი მოწვეული), რომლებიც წარდგენილი იყო IEEE International Electron Devices Meeting-ზე. შაოს ნაშრომებზე შეუერთდნენ უფროსი ავტორები: ხესუს დელ ალამო (Jesús del Alamo), MIT-ის ელექტროინჟინერიისა და კომპიუტერულ მეცნიერებათა (EECS) დეპარტამენტის დონერის საინჟინრო პროფესორი; დიმიტრი ანტონიადისი (Dimitri Antoniadis), MIT-ის ელექტროინჟინერიისა და კომპიუტერულ მეცნიერებათა რეისა და მარია სტატას პროფესორი; ასევე სხვა მკვლევრები MIT-დან, უოტერლუს უნივერსიტეტიდან და Samsung Electronics-დან. **პრობლემის შეცვლა.** სტანდარტული CMOS (კომპლემენტარული მეტალ-ოქსიდის ნახევარგამტარული) ჩიპები ტრადიციულად შედგება წინა ნაწილისგან (front end), სადაც აქტიური კომპონენტები, როგორიცაა ტრანზისტორები და კონდენსატორები, მზადდება, და უკანა ნაწილისგან (back end), რომელიც მოიცავს მავთულებს, რომლებსაც ინტერკონექტორები ეწოდება და სხვა მეტალის კავშირებს, რომლებიც ჩიპის კომპონენტებს აერთებს. მაგრამ გარკვეული ენერგია იკარგება, როდესაც მონაცემები ამ კავშირებს შორის მოძრაობენ, და მცირე ცდომილებებმაც კი შეიძლება შეაფერხოს მუშაობა. აქტიური კომპონენტების დაწყობა შეამცირებს მანძილს, რომელიც მონაცემებმა უნდა გაიარონ, და გააუმჯობესებს ჩიპის ენერგოეფექტურობას. როგორც წესი, სილიკონის ტრანზისტორების CMOS ჩიპზე დაწყობა რთულია, რადგან წინა ნაწილზე დამატებითი მოწყობილობების დასამზადებლად საჭირო მაღალი ტემპერატურა გაანადგურებს ქვემოთ არსებულ ტრანზისტორებს. MIT-ის მკვლევრებმა ეს პრობლემა თავდაყირა დააყენეს და შეიმუშავეს ინტეგრაციის ტექნიკა აქტიური კომპონენტების ჩიპის უკანა ნაწილზე დასაწყობად. „თუ ამ უკანა ნაწილის პლატფორმას გამოვიყენებთ ტრანზისტორების დამატებითი აქტიური ფენების დასაყენებლად და არა მხოლოდ ინტერკონექტორებისთვის, ეს მნიშვნელოვნად გაზრდის ჩიპის ინტეგრაციის სიმკვრივეს და გააუმჯობესებს მის ენერგოეფექტურობას,“ – განმარტავს შაო. მკვლევრებმა ეს მიღწევა ახალი მასალის, ამორფული ინდიუმის ოქსიდის, გამოყენებით შეძლეს, რომელიც მათ უკანა ნაწილის ტრანზისტორის აქტიურ არხის ფენად გამოიყენეს. აქტიური არხის ფენა არის ადგილი, სადაც ტრანზისტორის ძირითადი ფუნქციები სრულდება. ინდიუმის ოქსიდის უნიკალური თვისებების წყალობით, მათ შეუძლიათ ამ მასალის უკიდურესად თხელი ფენის „გაზრდა“ მხოლოდ დაახლოებით 150 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე არსებული წრედის უკანა ნაწილზე, წინა ნაწილზე მოწყობილობის დაზიანების გარეშე. **პროცესის სრულყოფა.** მათ გულდასმით მოახდინეს დამზადების პროცესის ოპტიმიზაცია, რაც მინიმუმამდე ამცირებს დეფექტების რაოდენობას ინდიუმის ოქსიდის მასალის ფენაში, რომლის სისქე მხოლოდ დაახლოებით 2 ნანომეტრია. რამდენიმე დეფექტი, რომელიც ცნობილია როგორც ჟანგბადის ვაკანსიები, აუცილებელია ტრანზისტორის ჩასართავად, მაგრამ ზედმეტი დეფექტების შემთხვევაში ის სწორად არ იმუშავებს. ეს ოპტიმიზებული დამზადების პროცესი მკვლევრებს საშუალებას აძლევს, აწარმოონ უკიდურესად მცირე ზომის ტრანზისტორი, რომელიც სწრაფად და სუფთად მუშაობს, რაც გამორიცხავს ტრანზისტორის ჩართვა-გამორთვისთვის საჭირო დამატებითი ენერგიის დიდ ნაწილს. ამ მიდგომაზე დაყრდნობით, მათ ასევე დაამზადეს უკანა ნაწილის ტრანზისტორები ინტეგრირებული მეხსიერებით, რომელთა ზომა მხოლოდ დაახლოებით 20 ნანომეტრია. ამისათვის მათ დაამატეს მასალის ფენა, რომელსაც...