參考消息網(wǎng)1月18日?qǐng)?bào)道 據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站1月14日?qǐng)?bào)道，麻省理工學(xué)院的工程師說(shuō)，將電路元件堆疊起來(lái)可能是制造更節(jié)能人工智能(AI)芯片的解決方案。分別負(fù)責(zé)執(zhí)行計(jì)算和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯元件和存儲(chǔ)元件在直接接觸時(shí)比分開(kāi)時(shí)更容易傳輸數(shù)據(jù)。

??該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種“存儲(chǔ)晶體管”，它由一個(gè)可以執(zhí)行計(jì)算的邏輯元件(晶體管)和一個(gè)存儲(chǔ)元件組成?？茖W(xué)家們?cè)?025年12月于舊金山舉行的國(guó)際電子器件會(huì)議上介紹了兩項(xiàng)研究，他們?cè)谘芯恐兄赋?，這種納米級(jí)器件的電氣缺陷相對(duì)較少，這意味著它可以在運(yùn)行速度更快的同時(shí)消耗更少的電力。

??這項(xiàng)突破對(duì)于人工智能、深度學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等高能耗應(yīng)用尤為重要。據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，到2030年，全球數(shù)據(jù)中心的電力消耗預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)130%左右，達(dá)到約945太瓦時(shí)，這主要是由于人們對(duì)人工智能的依賴性日益增強(qiáng)。

??僅僅與聊天生成預(yù)訓(xùn)練轉(zhuǎn)換器(ChatGPT)進(jìn)行一次交互產(chǎn)生的熱量就需要消耗相當(dāng)于一瓶水的水量來(lái)冷卻。但與人工智能有關(guān)的大部分電力都用于在組件之間傳輸數(shù)據(jù)，而不是執(zhí)行計(jì)算?？茖W(xué)家們認(rèn)為，即使芯片上只節(jié)省一點(diǎn)點(diǎn)電也會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。

??該研究的主要作者、麻省理工學(xué)院博士后研究員邵彥杰(音)說(shuō)：“我們必須盡可能減少未來(lái)人工智能和其他以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算所消耗的電力，因?yàn)檫@根本不可持續(xù)。我們需要像這種集成平臺(tái)一樣的新技術(shù)來(lái)繼續(xù)推進(jìn)這一進(jìn)程?！?/p>

??現(xiàn)代芯片包含由晶體管構(gòu)成的邏輯電路：這些晶體管就像開(kāi)關(guān)一樣，控制著電流。芯片還擁有存儲(chǔ)電路，其中包含晶體管以及其他可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的材料。

??傳統(tǒng)上，邏輯電路和存儲(chǔ)電路是分開(kāi)的，數(shù)據(jù)必須通過(guò)導(dǎo)線和互連線在它們之間傳輸，這一過(guò)程中會(huì)有能耗。雖然有源元件的堆疊似乎是一個(gè)顯而易見(jiàn)的解決方案，但挑戰(zhàn)在于如何在不造成損壞的情況下實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。例如，沉積(即控制形成構(gòu)成這些元件的超薄層)需要在低溫下進(jìn)行，因?yàn)槟承┚w管無(wú)法承受高溫。

??為克服這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家們構(gòu)建了一種邏輯晶體管，其有源溝道層(電流流動(dòng)的區(qū)域)由氧化銦制成。關(guān)鍵在于，這種材料可以在約150攝氏度的溫度下沉積成2納米厚的薄層。這個(gè)溫度足夠低，不會(huì)影響其他晶體管。

??在氧化銦晶體管之上，科學(xué)家們垂直堆疊了一個(gè)存儲(chǔ)元件(一層10納米厚的鐵電鉿鋯氧化物)，它令該器件能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由此產(chǎn)生的存儲(chǔ)晶體管可在短短10納秒內(nèi)完成開(kāi)關(guān)操作，并且工作電壓低于1.8伏。典型的鐵電存儲(chǔ)晶體管的開(kāi)關(guān)速度通常要慢得多，并且需要3至4伏的電壓。

??由于該存儲(chǔ)晶體管被構(gòu)建在芯片的“后端”，即連接前端有源元件的導(dǎo)線和金屬鍵合所在的位置，因此效率更高。邵彥杰(音)說(shuō)，這樣做可以顯著提高芯片的集成密度。

??在這兩項(xiàng)研究中，存儲(chǔ)晶體管僅被構(gòu)建在類(lèi)似芯片的結(jié)構(gòu)上，而非實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的電路中。研究團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步提升晶體管的性能，使其能夠首先集成到單個(gè)電路中，然后再集成到更大的電子系統(tǒng)中。