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科技日報北京11月13日電 （記者張夢然）據最新一期《自然·電子學》報道，瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員提出了一種基於二硫化鉬的內存處理器，專用於數據處理中的基本運算之一：向量矩陣乘法。這種操作在數字信號處理和人工智能模型的實現中無處不在，其效率的提高可爲整個信息通信行業節約大量的能源。
新處理器將1024個元件組合到一個一平方釐米的芯片上。每個元件都包含一個2D二硫化鉬晶體管以及一個浮動柵極，用於在其存儲器中存儲電荷，以控制每個晶體管的導電性。以這種方式耦合處理和內存，從根本上改變了處理器執行計算的方式。
研究人員指出，通過設置每個晶體管的電導率，他們可向處理器施加電壓並測量輸出，一步執行模擬矢量矩陣乘法。
二硫化鉬的選擇在內存處理器的開發中發揮了至關重要的作用。與當今計算機處理器中使用最廣泛的半導體硅不同，二硫化鉬形成穩定的單層，只有3個原子厚，僅與周圍環境發生微弱的相互作用。它的薄度提供了生產極其緊湊器件的潛力。2010年，研究團隊使用透明膠帶從晶體上剝離的單層材料創建了第一個單二硫化鉬晶體管。
從單個晶體管發展到超過1000個晶體管的關鍵進步，在於可沉積材料的質量。經過大量工藝優化後，團隊現在可生產均勻覆蓋二硫化鉬均質層的整個晶圓。這讓他們能採用行業標準工具在計算機上設計集成電路，並將這些設計轉化爲物理電路，從而爲大規模生產打開了大門。
二硫化鉬有點像石墨，可以用作潤滑劑，也能用膠帶在表面粘下一層薄膜。二硫化鉬薄膜因其“二維”半導體的特性，有望突破晶體管微縮化的瓶頸，構築出速度更快、功耗更低、柔性透明的新型芯片。近年來，國際上在單層二硫化鉬的製備等方面不斷突破，在晶圓質量和器件性能上不斷探索極限，中國在這個方向處於前列。未來，可能借此研發出耗電極低、可穿戴且隨意彎折的芯片和顯示屏。
