Redacción

Es un gran avance en el campo de la electrónica. Unos ingenieros del Laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala de la EPFL (LANES) han desarrollado un circuito de próxima generación que permite dispositivos más pequeños, más rápidos y más eficientes en cuanto a energía, lo que tendría grandes beneficios para los sistemas de inteligencia artificial. Su revolucionaria tecnología es la primera en utilizar un material 2D para lo que se llama arquitectura de lógica en memoria, una arquitectura única que combina operaciones lógicas con una función de memoria.

Los resultados del equipo de investigación aparecieron en la revista Nature.

Hasta ahora, la eficiencia energética de los chips de ordenador ha estado limitada por la arquitectura von Neumann que utilizan actualmente, donde el procesamiento y el almacenamiento de datos tienen lugar en dos unidades separadas. Esto significa que los datos deben ser transferidos constantemente entre las dos unidades, consumiendo una considerable cantidad de tiempo y energía.

Combinando las dos unidades en una sola estructura, los ingenieros pueden reducir estas pérdidas. Esa es la idea detrás del nuevo chip desarrollado en la EPFL, aunque va un paso más allá de los dispositivos de lógica en memoria existentes. El chip de la EPFL está hecho de MoS2, que es un material 2D que consiste en una sola capa de solo tres átomos de espesor. También es un excelente semiconductor. Los ingenieros de LANES ya habían estudiado las propiedades específicas del MoS2 hace unos años, encontrando que es particularmente adecuado para aplicaciones electrónicas. Ahora el equipo ha llevado esa investigación inicial más allá para crear su tecnología de próxima generación.

Los ingenieros de la EPFL han desarrollado un chip de ordenador que combina dos funciones – operaciones lógicas y almacenamiento de datos – en una única arquitectura, abriendo el camino a dispositivos más eficientes. Su tecnología es particularmente prometedora para las aplicaciones que dependen de la inteligencia artificial. (Foto: EPFL /LANES 2020)

El chip de la EPFL se basa en transistores de efecto de campo de puerta flotante (FGFET). La ventaja de estos transistores es que pueden mantener las cargas eléctricas durante largos períodos; se utilizan normalmente en sistemas de memoria flash para cámaras, teléfonos inteligentes y ordenadores. Las propiedades eléctricas únicas del MoS2 lo hacen particularmente sensible a las cargas almacenadas en los FGFET, que es lo que permitió a los ingenieros de LANES desarrollar circuitos que funcionan tanto como unidades de almacenamiento de memoria como transistores programables. Utilizando MoS2, fueron capaces de incorporar numerosas funciones de procesamiento en un solo circuito y luego cambiarlas como se desee.

“Esta capacidad de los circuitos para realizar dos funciones es similar a la forma en que funciona el cerebro humano, donde las neuronas están involucradas tanto en el almacenamiento de los recuerdos como en la realización de cálculos mentales”, dice Andras Kis, el jefe de LANES. “El diseño de nuestros circuitos tiene varias ventajas. Puede reducir la pérdida de energía asociada a la transferencia de datos entre unidades de memoria y procesadores, reducir la cantidad de tiempo necesario para las operaciones de cálculo y disminuir la cantidad de espacio requerido. Eso abre la puerta a dispositivos más pequeños, más potentes y más eficientes en cuanto a energía”.

El equipo de investigación de LANES también ha adquirido una profunda experiencia en la fabricación de circuitos a partir de materiales 2D. “Hicimos nuestro primer chip a mano hace diez años”, dice Kis. “Pero desde entonces hemos desarrollado un avanzado proceso de fabricación que nos permite hacer 80 o más chips de una sola tirada, con propiedades bien controladas”.