您现在的位置是: > 重大发现
北京大学首次实现碳纳米管张量处理器芯片 – 材料牛
2024-12-26 02:07:40【重大发现】1人已围观
简介面向人工智能应用的数据密集型计算任务的增长需要更高算力和更高能效的计算芯片,然而传统的硅基半导体技术越来越难以满足爆发式增长的数据处理需求。一个极具前景的的解决方案,就是将晶体管技术的革新与芯片架构的
面向人工智能应用的北京数据密集型计算任务的增长需要更高算力和更高能效的计算芯片,然而传统的大学硅基半导体技术越来越难以满足爆发式增长的数据处理需求。一个极具前景的首次实现的解决方案,就是碳纳将晶体管技术的革新与芯片架构的创新结合起来,以最大化地提升芯片的米管算力和能效。目前硅基运算芯片的张量进步主要依赖于硬件架构的创新,然而,处理构建芯片的器芯硅基互补金属氧化物半导体晶体管,进入了尺寸缩减、片材功耗剧增的料牛困境,亟需发展超薄、北京高载流子迁移率的大学半导体作为沟道材料,期望构建比硅基CMOS晶体管具有更好可缩减性和更高性能的首次实现晶体管。碳纳米管具有优异的碳纳电学特性和超薄结构,碳纳米管晶体管已经展现出超越商用硅基晶体管的性能和功耗潜力,因此是米管构建未来高效能运算芯片的主要器件技术。
北京大学电子学院、碳基电子学研究中心彭练矛-张志勇团队,基于碳纳米管晶体管这一新型器件技术,结合张量运算的特点,设计了高效的脉动阵列架构,成功制备了世界首个碳纳米管基的张量处理器芯片(如图1),用于加速卷积神经网络运算。
图1 基于碳纳米管晶体管构建的张量处理器
该碳基张量处理器芯片由3000个碳纳米管场效应晶体管构成,可以执行2位卷积运算和矩阵乘法运算。采用脉动阵列架构构建,可以并行执行2位整数乘法累加操作,可准确地提取图像轮廓(图2)。基于此碳基张量处理器芯片进一步搭建了五层卷积神经网络,可以执行MNIST图像识别,准确率高达88%,功耗仅为295µW,是所有新型卷积加速硬件技术中的最低功耗(图3)。系统仿真结果表明,采用180nm技术节点的碳基晶体管,主频可以达到850MHz,能量效率超过1TOPS/w,这证明了碳基张量处理器,在面向未来AI应用场景中具有更强的算力和更高的能量效率。
图2 图像轮廓提取结果
图3 卷积神经网络与手写数字识别结果
相关研究成果以题为“碳纳米管张量处理器”(A carbon-nanotube-based tensor processing unit)的论文,于7月22日在线发表于《Nature Electronics》(https://www.nature.com/articles/s41928-024-01211-2),并被Nature Electronics作为热点工作报导。北京大学电子学院碳基电子学研究中心的司佳助理研究员为该论文的第一作者,彭练矛院士和张志勇教授为通讯作者,北京邮电大学的张盼盼特聘研究员为共同一作。
彭练矛教授
中国科学院院士,北京大学电子学院院长。1994年获首批国家杰出青年科学基金资助,1999年入选首届教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。长期从事碳基电子学领域的研究,做出一系列基础性和开拓性贡献。四次担任国家“973计划”、重大科学研究计划和重点研发计划项目首席科学家。在《科学》《自然》等期刊发表SCI论文400余篇。相关成果获国家自然科学二等奖(2010和2016年)、高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学一等奖(2013年)、北京市科学技术一等奖(2004年),入选中国科学十大进展(2011年)、中国高等学校十大科技进展(2000和2017年)、中国十大科技进展新闻(2000和2023年)。个人获何梁何利基金科学与技术进步奖(2018年)、全国创新争先奖(2017年)、推动“北京创造”的十大科技人物(2015年)、全国优秀博士学位论文指导教师(2009年)、北京大学首届十佳导师(2013年)等荣誉。
张志勇教授
北京大学电子学院教授,纳米器件物理与化学教育部重点实验室主任,北京大学碳基电子学研究中心副主任。主要从事碳基纳米电子学方面的研究,探索基于碳纳米管的CMOS集成电路、传感器和其他新型信息器件技术,并推进碳基信息器件技术的实用化发展。在Science, Nature electronics等学术期刊上发表SCI论文200余篇,SCI他引11000余次,H因子56。部分工作获得中国高校十大科技进展、国家自然科学二等奖、中国科学十大进展。曾入选国家基金委杰出青年基金、国家万人计划-科技创新领军人才、万人计划-青年拔尖人才计划、国家基金委优秀青年科学基金。获得中国青年科技奖、茅以升北京青年科技奖。主持包括国家重点研发计划项目等10项国家级项目和5项省部级项目。
司佳 (第一作者)
北京大学电子学院碳基电子学研究中心助理研究员, 2019年于北京大学物理电子所获得博士学位,主要研究方向为新原理电子器件、存算一体芯片、以及高能效碳基运算电路的研制。主持中国国家自然基金面上项目、K*W 1** **JQ项目、科技部重点研发项目、新加坡国家研究基金会、新加坡科技研究局等项目,以第一作者在国际顶级学术期刊Nature Electronics、Nature Communications、ACS Nano、IEEE TED上发表相关研究成果。
张盼盼 (共同第一作者)
北京邮电大学集成电路学院特聘研究员,2017年于北京大学物理电子所取得理学博士学位。主要从事基于后摩尔新型微纳电子器件的设计-协同优化设计方法学研究,包括TCAD和SPICE模型开发、PDK和标准单元库开发以及集成电路设计等。在Nature Electronics, Nature Communications, Nano Letter, IEEE TED, APL等杂志和会议上发表学术论文二十余篇。
很赞哦!(51691)
上一篇: 新疆试面供电所屋顶建光伏电站
相关文章
- 利好!明年1月起,宁波市将正在家庭屋顶奉止光伏收电
- Adv. Energy Mater. :经由历程晃动的电极/电解量界里真现富镍NMC阳极的下电压运行 – 质料牛
- 浑华小大教李亚栋院士Nat. Co妹妹un.:金属锂复原复原调节氧化物缺陷挨算 – 质料牛
- 凶林小大教JACS:逍遥基路线绿色分解下度有序介孔硅质料 – 质料牛
- 武汉光伏扶贫名目并网收电 为贫贫户删支576万
- JACS:0 V初初过电势!Ni
- Mater. Sci. Eng. A:工艺参数对于6061
- 张忠仄&下虓虎 ACS Nano : 操做端粒酶特异性的球形核酸妨碍多仄台的癌细胞识别 – 质料牛
- 唐山减速构建绿色低碳循环去世少经济系统
- 北京化工小大教Adv. Mater.:可用于开叠式储能器件的具备劣秀弹性支架势开叠动做的多孔石朱烯薄膜 – 质料牛
热门文章
站长推荐
彭澎:过网费的尺度讲不拢 “隔墙卖电”那事干不成!
中科小大曾经杰教授Angew. Chem. Int. Ed:氧化锌纳米片氧空地增强CO2电化教复原复原成CO – 质料牛
ACS Nano:具备分级纳米挨算的下背载量两氧化锰超级电容器 – 质料牛
Nat.Co妹妹un:铁基非晶开金中小大塑性前导收端战多尺度效应 – 质料牛
年度目的300MW!扩散式光伏迎去如下尺度著称的“混血”新玩家
合计质料前沿钻研功能细选
中山小大教JACS:经由历程强化散苯胺/磷化钴杂化纳米线概况上氢离子的约束真现类铂析氢电催化 – 质料牛
武汉理工小大教何小大仄Science Bulletin: 一种石朱烯薄膜的新操做:下锐敏度可脱着式天线传感器 – 质料牛
友情链接
- 催化念收好文章?常睹催化机理钻研格式体味一下! – 质料牛
- 曼彻斯特小大教Nat. Co妹妹un. :下强硅相不锈钢的设念战耐磨性钻研 – 质料牛
- 武汉理工小大教何小大仄Science Bulletin: 一种石朱烯薄膜的新操做:下锐敏度可脱着式天线传感器 – 质料牛
- 厦门小大教Nat. Co妹妹un: 三种碱金属概况的电化教调控及SEI膜的多尺度表征 – 质料牛
- Nano Energy 中北小大教: 阳离子调控Co3X4(X=O,S,Se)做为钠离子背极质料的电子挨算、形貌特色战电化教功能的商讨 – 质料牛
- 东华小大教王宏志团队ACS Nano:下功能Na+离子电致变色助力自制隐现电子及物联网器件 – 质料牛
- 华中科技小大教柳林组JMCA: 新型热喷涂3D挨印足艺制备小大尺寸下韧性Fe基非晶开金及其复开质料 – 质料牛
- Nat. Mater.:相位相闭超快捷淬灭真目下现古铜酸盐中超导电性的破损 – 质料牛
- 英国巴斯小大教Nat. Nanotechnol.:基于石朱烯的具备蹊径抉择性战特异性的无创、透皮葡萄糖监测 – 质料牛
- 天津小大教Energ. Environ. Sci:可控性助剂背载与界里钝化助力CIGS光电阳极真现下效太阳能
- 小大牛带您阅尽超构质料——Natl.Sci.Rev.超构质料专题(特邀编纂祝世宁、张翔) – 质料牛
- 上海交通小大教 Angew. Chem.: “蜂窝煤”状碳膜商讨锂空气电池小大孔的能源教过电位动做 – 质料牛
- Mater. Sci. Eng. A:工艺参数对于6061
- Sci. Rep.:铜包覆PdCuNiP金属玻璃微丝的推伸动做 – 质料牛
- 张忠仄&下虓虎 ACS Nano : 操做端粒酶特异性的球形核酸妨碍多仄台的癌细胞识别 – 质料牛
- 麻省理工教院Sci. Adv.:份子层里设念的共轭散开物具备下热导率 – 质料牛
- 暨北小大教唐群委Small:有机钙钛矿太阳能电池可简化的仅剩下CsPbBr3层 – 质料牛
- 西安电子科技小大教Nano Energy:具备劣秀导电性战电容功能的Ni0.85Co0.15WO4纳米片电极用于超级电容器 – 质料牛
- 胡良兵组频仍收Nature战Science等上水仄文章,除了超级木头借有那末多您不知讲的! – 质料牛
- 合计物理事真是一个若何的业余 – 质料牛
- Nat.Co妹妹un:铁基非晶开金中小大塑性前导收端战多尺度效应 – 质料牛
- 让您一次看过瘾!比去多少年质料钻研热面“下被引”综述汇总 – 质料牛
- Science Advances:Fe/III
- PRL: 机械进建钻研元素硼的总体战部份能量 – 质料牛
- 凶林小大教JACS:逍遥基路线绿色分解下度有序介孔硅质料 – 质料牛
- Mater. Sci. Eng. A:基于微不美奇策动战誉伤机制的蠕朱铸铁的颓丧强度模子 – 质料牛
- 中科院宁波质料地址锂离子电池化成钻研圆里患上到仄息 – 质料牛
- Chem. Mater.:从簿本尺寸掀收Zr概况建饰后退涨容量正极质料电化教功能的道理 – 质料牛
- Energy Environ. Sci.: 反背极化铁电薄膜真现下功能类磨擦电纳米收机电 – 质料牛
- 减州小大教伯克利分校Nature:锂过多的正极质料中可顺的Mn2+/ Mn4+单氧化复原复原 – 质料牛
- 德国慕僧乌小大教Nat. Chem.:模申明书链B
- Nat. Mater.:正在多晶压电质料中电子应变逾越1%的新突破 – 质料牛
- 合计质料前沿钻研功能细选
- 齐球顶尖华强人料科教家前六位五人出自统一所内天下校,有三位借是同班同砚! – 质料牛
- 北京小大教 余林蔚&开肥财富小大教 蒋阳Nano Energy: 叠层调控物理化教气相群散制备异化阳离子钙钛矿电池 – 质料牛
- 北洋理工小大教Nat. Chem. :下杂相1T′
- Adv. Mater.: 经由历程3D石朱烯/纳米挨算导电散开物水凝胶真现可推伸齐凝胶态纤维状超级电容器 – 质料牛
- Corros. Sci.:具备劣秀的超疏水概况战抗侵蚀功能的盘状柱状液晶纳米挨算 – 质料牛
- 北京小大教Nano Lett:铅卤化物钙钛矿纳米线热功能的能源教钻研 – 质料牛
- 金属质料前沿综述功能细选【第1期】 – 质料牛
- Nature/Science盘面: 三月质料规模宽峻大仄息 – 质料牛
- Adv. Energy Mater. :经由历程晃动的电极/电解量界里真现富镍NMC阳极的下电压运行 – 质料牛
- 纳米质料前沿钻研功能细选【第9期】
- Nature战Science相继宣告才知讲家养智能“AlphaGo”已经正在质料化教规模做出了那末多贡献! – 质料牛
- ACS Nano:具备分级纳米挨算的下背载量两氧化锰超级电容器 – 质料牛
- Nature子刊:用于收现去世物活性小份子的第两代DNA模板化小大环化开物库 – 质料牛
- ACS Nano : 概况缺陷的直接识别及其对于上转换纳米粒子光教特色的影响 – 质料牛
- 斯坦祸鲍哲北& 北洋理工陈晓东JACS:具备可推伸,抗撕裂战自我建复的四重氢键交联超份子散开物薄膜电极质料 – 质料牛
- 楼雄文J. Am. Chem. Soc.: ZnIn2S4
- 诺奖患上主正在JACS一天连收7篇文章,减进太下考的您确定睹过 – 质料牛
- VASP电化教线上小班开课了:玩转催化合计 – 质料牛
- 中国煤油小大教(华东)&减州小大教河滨分校 Adv. Funct. Mater.:Au / AgI两散体纳米粒子用于硫化氢的下特异性可视化检测 – 质料牛
- 马克斯·普朗克教会Acta Mater.:ω相对于亚稳β钛开金塑性的影响 – 质料牛
- Science宣告中国教者倾覆传统的收现:金刚石不再是钢铁直男,是可能弹性变形的硬妹子! – 质料牛
- 今日Nature Nanotech最新文章 – 质料牛
- Phys. Rev. Lett.:超稳态金属玻璃的抗老化特色 – 质料牛
- Nature Energy : 效力下达33%的GaInP/GaAs//Si单结勾通电池 – 质料牛
- Nano Lett.:基于hBN /乌砷磷/ hBN同量挨算的空气晃动室温中黑中光电探测器 – 质料牛
- 每一克上千元的配合粉终体味一下! – 质料牛
- 张辉&邬剑波Sci. Bull.: 多金属AuPd@Pd@Pt核