MIT-ის მკვლევრებმა შეიმუშავეს წარმოების ახალი მეთოდი, რომელსაც შეუძლია ხელი შეუწყოს უფრო ენერგოეფექტური ელექტრონიკის წარმოებას, მრავალი ფუნქციური კომპონენტის ერთი არსებული წრედის თავზე დაწყობით. ტრადიციულ წრედებში, ლოგიკური მოწყობილობები, რომლებიც ასრულებენ გამოთვლებს, როგორიცაა ტრანზისტორები, და მეხსიერების მოწყობილობები, რომლებიც მონაცემებს ინახავენ, აგებულია როგორც ცალკეული კომპონენტები, რაც აიძულებს მონაცემებს მათ შორის მუდმივად გადაადგილებას, რაც ენერგიას ფლანგავს. ელექტრონიკის ინტეგრაციის ეს ახალი პლატფორმა მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, ტრანზისტორები და მეხსიერების მოწყობილობები ერთ კომპაქტურ დასტად დაამზადონ ნახევარგამტარულ ჩიპზე. ეს გამორიცხავს ენერგიის დიდ ნაწილს და ზრდის გამოთვლის სიჩქარეს. ამ მიღწევის მთავარი გასაღებია ახლად შემუშავებული მასალა უნიკალური თვისებებით და უფრო ზუსტი წარმოების მიდგომა, რომელიც ამცირებს დეფექტების რაოდენობას მასალაში. ეს მკვლევრებს საშუალებას აძლევს შექმნან უკიდურესად პატარა ტრანზისტორები ჩაშენებული მეხსიერებით, რომლებსაც შეუძლიათ იმაზე სწრაფად იმუშაონ, ვიდრე თანამედროვე მოწყობილობებს, ამასთან, მოიხმარენ ნაკლებ ელექტროენერგიას, ვიდრე მსგავსი ტრანზისტორები. ელექტრონული მოწყობილობების ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესებით, ამ ახალ მიდგომას შეუძლია ხელი შეუწყოს გამოთვლების მზარდი ელექტროენერგიის მოხმარების შემცირებას, განსაკუთრებით მოთხოვნადი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა გენერაციული AI, ღრმა სწავლება და კომპიუტერული ხედვის ამოცანები. „მომავალში მინიმუმამდე უნდა დავიყვანოთ AI-სა და სხვა მონაცემებზე ორიენტირებული გამოთვლებისთვის გამოყენებული ენერგიის რაოდენობა, რადგან ეს უბრალოდ არ არის მდგრადი. ამ პროგრესის გასაგრძელებლად დაგვჭირდება ახალი ტექნოლოგიები, როგორიცაა ეს ინტეგრაციის პლატფორმა“, - ამბობს იანჯი შაო, MIT-ის პოსტდოკი და ორი ნაშრომის წამყვანი ავტორი ამ ახალ ტრანზისტორებზე. ახალი ტექნიკა აღწერილია ორ ნაშრომში (ერთი მოწვეული), რომლებიც წარმოდგენილი იყო IEEE International Electron Devices Meeting-ზე. შაოს ნაშრომებზე შეუერთდნენ უფროსი ავტორები: იესუს დელ ალამო, დონერის საინჟინრო პროფესორი MIT-ის ელექტროტექნიკისა და კომპიუტერული მეცნიერების (EECS) დეპარტამენტში; დიმიტრი ანტონიადისი, რეი და მარია სტატას ელექტროტექნიკისა და კომპიუტერული მეცნიერების პროფესორი MIT-ში; ასევე სხვა მკვლევრები MIT-დან, უოტერლოოს უნივერსიტეტიდან და Samsung Electronics-დან. **პრობლემის შემოტრიალება** სტანდარტულ CMOS (კომპლემენტარული მეტალის ოქსიდის ნახევარგამტარი) ჩიპებს ტრადიციულად აქვთ წინა მხარე, სადაც მზადდება აქტიური კომპონენტები, როგორიცაა ტრანზისტორები და კონდენსატორები, და უკანა მხარე, რომელიც მოიცავს მავთულებს, რომლებსაც ინტერკონექტორები ეწოდება და სხვა ლითონის კავშირები, რომლებიც აკავშირებენ ჩიპის კომპონენტებს. მაგრამ გარკვეული ენერგია იკარგება, როდესაც მონაცემები ამ კავშირებს შორის მოძრაობს, და მცირე ცდომილებებმა შეიძლება შეაფერხოს მუშაობა. აქტიური კომპონენტების დაწყობა შეამცირებს მანძილს, რომელიც მონაცემებმა უნდა გაიაროს და გააუმჯობესებს ჩიპის ენერგოეფექტურობას. როგორც წესი, რთულია სილიკონის ტრანზისტორების დაწყობა CMOS ჩიპზე, რადგან მაღალი ტემპერატურა, რომელიც საჭიროა დამატებითი მოწყობილობების წინა მხარეს დასამზადებლად, გაანადგურებდა არსებულ ტრანზისტორებს ქვემოთ. MIT-ის მკვლევრებმა ეს პრობლემა შემოატრიალეს და შეიმუშავეს ინტეგრაციის ტექნიკა აქტიური კომპონენტების ჩიპის უკანა მხარეს დასაწყობად. „თუ ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს უკანა მხარის პლატფორმა ტრანზისტორების დამატებითი აქტიური ფენების დასამატებლად, და არა მხოლოდ ინტერკონექტორების, ეს მნიშვნელოვნად გაზრდის ჩიპის ინტეგრაციის სიმჭიდროვეს და გააუმჯობესებს მის ენერგოეფექტურობას“, - განმარტავს შაო. მკვლევრებმა ეს მიაღწიეს ახალი მასალის, ამორფული ინდიუმის ოქსიდის გამოყენებით, როგორც მათი უკანა მხარის ტრანზისტორის აქტიური არხის ფენა. აქტიური არხის ფენა არის ადგილი, სადაც ტრანზისტორის არსებითი ფუნქციები ხორციელდება. ინდიუმის ოქსიდის უნიკალური თვისებების გამო, მათ შეუძლიათ ამ მასალის უკიდურესად თხელი ფენის „გაზრდა“ მხოლოდ დაახლოებით 150 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე არსებული წრედის უკანა მხარეს, წინა მხარეს არსებული მოწყობილობის დაზიანების გარეშე. **პროცესის დახვეწა** მათ გულმოდგინედ მოახდინეს წარმოების პროცესის ოპტიმიზაცია, რაც მინიმუმამდე ამცირებს დეფექტების რაოდენობას ინდიუმის ოქსიდის მასალის ფენაში, რომელიც მხოლოდ დაახლოებით 2 ნანომეტრი სისქისაა. რამდენიმე დეფექტი, რომელიც ცნობილია როგორც ჟანგბადის ვაკანსიები, აუცილებელია ტრანზისტორის ჩასართავად, მაგრამ ძალიან ბევრი დეფექტით ის სწორად არ იმუშავებს. ეს ოპტიმიზირებული წარმოების პროცესი მკვლევრებს საშუალებას აძლევს აწარმოონ უკიდურესად პატარა ტრანზისტორი, რომელიც მუშაობს სწრაფად და ეფექტურად, გამორიცხავს ტრანზისტორის ჩართვა-გამორთვისთვის საჭირო დამატებით ენერგიას. ამ მიდგომის საფუძველზე, მათ ასევე დაამზადეს უკანა მხარის ტრანზისტორები ინტეგრირებული მეხსიერებით, რომლებიც მხოლოდ დაახლოებით 20 ნანომეტრი ზომისაა. ამისათვის მათ დაამატეს მასალის ფენა, რომელსაც ეწოდება