ПОСТАВЩИКИ МАШИН
И ОБОРУДОВАНИЯ

Представьте себе чип, который работает не просто быстро, а умно — почти как человеческий мозг. Именно такую разработку представили учёные из Пекинского университета. Им удалось создать невероятно маленькие и экономичные транзисторы — возможно, основу будущих систем искусственного интеллекта.
Речь идёт о сегнетоэлектрических полевых транзисторах (FeFET). Их особенность в том, что они копируют принципы работы нашего мозга: обрабатывают и хранят информацию почти одновременно. Благодаря этому они не только мощные, но и очень энергоэффективные.

Почему это так важно?

Вспомните, как сильно изменилась наша жизнь благодаря полупроводниковым чипам: мы общаемся с друзьями на другом континенте за секунды, играем в онлайн‐игры с игроками со всего мира, а суперкомпьютеры решают задачи, которые ещё недавно казались невыполнимыми.
Но у привычных кремниевых чипов есть серьёзные ограничения. С развитием квантовых вычислений и бумом искусственного интеллекта стали очевидны их главные минусы:

• они потребляют слишком много энергии;
• сильно нагреваются при обработке больших объёмов данных.

В чём загвоздка?

Дело в устройстве самих чипов. В традиционных полупроводниках хранение данных и их обработка разделены. Когда система выполняет сложную задачу, ей приходится постоянно «перебрасывать» информацию туда‐сюда. Это отнимает время и тратит энергию впустую.
Чем больше развивается ИИ, тем больше данных нужно обрабатывать. Раньше решение было простым: делать чипы крупнее и мощнее. Но этот путь уже почти исчерпал себя.

Новый подход: учимся у природы
Учёные давно задумались: а что, если сделать чипы более «мозгоподобными»? То есть объединить хранение и обработку данных в одной структуре — как это устроено в нейронных сетях нашего мозга. Такой подход может сэкономить место и резко снизить энергозатраты.

Поиски идеального решения

Несколько лет назад много надежд возлагали на феррит‐индиевые полевые транзисторы. У них изначально была подходящая архитектура — блоки обработки и хранения работали почти как единое целое. Но возникла проблема: чтобы записать или стереть данные, требовалось слишком много энергии.
Всё дело в напряжении. Современные логические схемы работают при напряжении ниже 0,7 В — это как легко толкнуть дверь, чтобы она открылась. А ферритовые транзисторы требовали целых 1,5 В — словно приходилось с усилием открывать тяжёлую бронированную дверь.

Исследователи Цю Чэнгуан (Пекинский университет) и Пэн Ляньмао (Китайская академия наук) нашли способ обойти эту проблему. Они создали транзистор новой конструкции.
Главное достижение — невероятный масштаб миниатюризации. Учёные уменьшили управляющий электрод до 1 нм. Чтобы понять, насколько это мало, представьте: молекула ДНК в два раза шире — её ширина составляет 2 нм. 
 
Что это дало?

Благодаря новой структуре транзистор создаёт электрическое поле в сегнетоэлектрическом слое и работает уже при напряжении всего 0,6 В. По сравнению с предыдущими аналогами он потребляет примерно в 10 раз меньше энергии. И это ещё не всё: скорость отклика составляет всего 1,6 нс — невероятно быстро!

Разработанные китайскими учёными железосодержащие полевые транзисторы могут стать настоящей революцией в сфере ИИ. Их главные преимущества:

• крошечные размеры;
• молниеносная скорость вычислений;
• рекордно низкое энергопотребление.

Пекинский университет уже запатентовал технологию. По данным South China Morning Post, это открытие может привести к:

• появлению энергоэффективных центров обработки данных, которые не будут «сжигать» мегаватты электричества;
• созданию сверхмощных чипов нового поколения — компактных и быстрых;
• освоению топологических норм менее 1 нм, что раньше казалось почти невозможным.

Получается, мы стоим на пороге новой эры в микроэлектронике — где чипы станут не просто мощными, а по‐настоящему «умными».