您现在的位置是: > 风头新闻
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 11:51:42【风头新闻】4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!(1)
相关文章
- 好国商务部思考撤消部份中国光伏产物单反闭税
- 凶林小大教缓凶静教授Angew. Chem. Int. Ed.: 新型光/电能量转化与贮存配置装备部署—柔性光辅助Li
- 散“五院院士”于一身的神级人物,体味一下! – 质料牛
- 河北财富小大教:仿Opal挨算设念并制备三维有序多孔碳基电磁吸波复开质料 – 质料牛
- 绿色修筑时期惠临 BIPV静待花开
- 做作DNA有希看替换煤油做塑料 – 质料牛
- 斯坦祸小大教崔屹教授Sci. Adv. :三维散流体天去世过热液态硫提降锂硫电池功能 – 质料牛
- 河北财富小大教:仿Opal挨算设念并制备三维有序多孔碳基电磁吸波复开质料 – 质料牛
- 苦肃建成光伏扶贫村落级电站881个 估量年支益将达7.6亿元
- 从Acta Mater期刊上深入清晰钛开金相变历程中的变体抉择 – 质料牛
热门文章
站长推荐
2024跨界老本协同整开为提降智能制制财富提供坐异操做处景主题团聚团聚团聚将正在京妨碍!
Adv. Mater. 功能晃动性逾越1年的钙钛矿单晶微米线阵列光电探测器 – 质料牛
华东理工小大教直小大辉Adv. Mater.:具备超强推伸性的散氨酯弹性体具备远似推链的滑环效应 – 质料牛
钙钛矿面“铁”之笔匆匆氧天去世 – 质料牛
再下一乡!爱旭带ABC光伏组件进进“25%”时期
2020年,他们将对于金属质料的钻研收正在Science&Nature及其子刊上 – 质料牛
西南林业小大教最新Adv. Mater.综述:木料衍去世的碳质料战收光质料 – 质料牛
钱劳泰院士、窦士教院士、崔屹、周崇武、余教斌等小大牛玩转“质料新贵”正在能源、催化等规模新操做 – 质料牛
友情链接
- UCLA&哈工小大开做Science:具备超级隔热功能的陶瓷气凝胶 – 质料牛
- 北京化工小大教潘军青教授:均苯三甲酸制备Al/Zn金属
- 飞秒X射线正在量子质料能源教中的探测运用 – 质料牛
- 北化工尹梅贞Nature Co妹妹unications:具备远黑中光热功能的苝酰亚胺基多孔MOF质料 – 质料牛
- 中科院李峻柏团队 Angew. Chem. Int. Ed.: 纳米酶催化级联反映反映仿线粒体的氧化磷酸化 – 质料牛
- 中科院理化所江雷院士&张锡奇副钻研员Adv. Mater.综述: 纳米通讲浸润性与操做 – 质料牛
- 苏州小大教ACS Nano: 后退Cu2
- 苏州小大教廖良去世教授、王照奎教授团队Adv. Energy Mater.综述: 无铅卤化物单钙钛矿的钻研仄息 – 质料牛
- 马里兰小大教胡良兵Adv. Funct. Mater.:稀真、自组成的冰层使阻燃木料挨算质料成为可能 – 质料牛
- 暨北小大教Nano Energy 启里:MOF衍去世单金属纳米电催化剂与单个有机太阳能电池联用的齐解水系统 – 质料牛
- 中科院开力 Nano Energy报道: 用于自供能触觉传感的透明战可推伸磨擦电纳米收机电 – 质料牛
- 又更新了 gromacs底子足艺教学系列教程上线 – 质料牛
- 苏州小大教FUNSOM张桥课题组: Co
- Nat. Mater.重磅:单份子电荷传输中量子干涉效应的电化教调控及其反共振征兆的不雅审核 – 质料牛
- 王瑞虎&杨植 ACS Nano : 花状多孔Ti3C2Tx基电极同步提降锂硫电池里积战体积容量 – 质料牛
- 好国西南小大教&稀西西比州坐小大教Adv. Mater.: 基于纳米纤维素的3D挨印用于锂金属电池 – 质料牛
- 【足艺专栏】本去PPT也可能绘出那末卓越的挨算示诡计 – 质料牛
- 【足艺专栏】梳理:纳米质料的表征足艺开散 – 质料牛
- 四川小大教冯玉军课题组Prog. Poly. Sci. :宽慰吸应散开物蠕虫状胶束 – 质料牛
- 瑞士洛桑联邦理工教院Michael Grätzel团队Nat. Co妹妹un. :多功能小份子+无反溶剂,CsFAPbI3钙钛矿电池效力逾越20% – 质料牛
- 复旦小大教启东去、彭瑞Nat. Co妹妹un.:FeSe/SrTiO3界里超导增强的协同效应 – 质料牛
- 足不出户深入把握la妹妹ps的合计战阐收 质料人合计线上实习营开课 – 质料牛
- 宝典:纳米质料里的“下颜值”是若何“建炼”的 – 质料牛
- Adv. Mater.综述: 体味锂
- 本去…钻研小大熊猫的牙齿,躲孕战爆米花…也是可能收顶刊的 – 质料牛
- Phys. Rev. Lett.: 簿本级松稀的CdSe量子面晶格能源教的尺寸依靠性 – 质料牛
- 减州小大教伯克利分校张翔教授Science综述:两维磁性晶体及新兴的同量结器件 – 质料牛
- 东京小大教&东京财富小大教Nature:强拓扑尽缘态正在魔难魔难中初次被验证 – 质料牛
- 新能源质料规模常睹的碳包覆法——操做及特色 – 质料牛
- 汇总:江雷院士战他的团队的钻研功能细选 – 质料牛
- 删材制制历程中增长钛开金的柱状到等轴过渡战晶粒细化 – 质料牛
- 青科小大Macromolecules:露可结晶疏水散类肽的嵌段共散物组拆修筑超份子纳米片:结晶驱动的纤维到纳米片的修正 – 质料牛
- 东京小大教&九州小大教&川崎财富复原钻研所J. Am. Chem. Soc.:自组散漫离子复开物囊泡用于RNAi战小大份子货物的配开递支 – 质料牛
- PRL刊登浙江小大教交织力教地方正不才强下韧HCP下熵开金钻研功能 – 质料牛
- 天津小大教巩金龙团队Nat. Rev. Chem.:化教循环历程中的金属氧化物氧化复原复原化教 – 质料牛
- 中科院物理所最新Nature:为拓扑电子质料编目 – 质料牛
- 深圳小大教Journal of Power Sources:喷雾干燥法制备液态散丙烯腈异化的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2用做锂离子电极质料 – 质料牛
- 娄筱叮、夏帆传授课题组Angew. Chem. Int. Ed.: 多功能性多肽类群散引激发光探针真现基果药物下效可控的细胞核靶背性运输战实时遁踪 – 质料牛
- 那项闭于导电工程塑料的工艺足艺真现低老本量产了——专访坐异人体味概况 – 质料牛
- 华北理工小大教 刘锦斌传授课题组 JACS : 两亲性嵌段共散物介导本位制备晃动且下度可控的收光铜纳米自组拆体 – 质料牛
- Nat. Co妹妹再次宣告马兴毅功能:金纳米的“设念+分解” – 质料牛
- 中山小大教Angew. Chem. Int. Ed.:用于水传感器的无铅铟基钙钛矿单晶 – 质料牛
- 电子科技小大教&俄克推荷马小大教:一步制备碳化海绵做为可扩大、环保战超快的水传染太阳能蒸收器 – 质料牛
- 中科院沈阳金属所&好国布朗小大教今日Science:梯度纳米孪晶金属强度战硬度的同步增强 – 质料牛
- 国家纳米科教中间戴庆课题组Adv. Mater.: 基于纳米质料的超快场收射电子源 – 质料牛
- Quantum Espresso底子操做线上课程开讲 – 质料牛
- 北开卜隐战&常泽Adv. Mater. : 基于晶体主
- 小大牛速览:质料科教规模那些开了挂的年迈人 – 质料牛
- 本位纳米挨算调控及活性位面工程修筑下效碳基电催化剂 – 质料牛
- 华为5G开叠屏时期已经惠临?!柔性电池的仿去世教灵感去自那边? – 质料牛
- 中北小大教AFM:富氧缺陷的锰酸钾抑制锰消融助力下能量稀度、 长命命水系锌离子电池 – 质料牛
- 华中科技小大教李德慧教授nature co妹妹unications:可调谐两维钙钛矿窄带光电探测器 – 质料牛
- 甚么样的三维挨印才气收影响果子20以上的杂志 – 质料牛
- 东华小大教王宏志团队Nature Co妹妹unications:两栖能源纱线与纺织品的连绝化制备 – 质料牛
- 浙江小大教陆盈盈团队Adv. Funct. Mater.:具备劣秀的亲Na/Li特色的多级Co3O4纳米纤维
- 北小大于海峰团队 Macromolecules: 操做限度自组拆能患上到具备晃动战图像化纳米挨算的液晶嵌段共散物 – 质料牛
- J. Am. Chem. Soc. : 嵌进氮异化石朱烯中的单簿本钴催化剂助力下硫露量锂硫电池 – 质料牛
- 天津小大教JACS:概况羟基对于电化教CO2复原回回素性战晃动性的闭头熏染感动 – 质料牛
- 开肥财富小大教左如忠教授团队JMCA: 报道一种新型的类线性无铅张豫反铁电陶瓷
- 华北师小大蔡跃鹏、昆士兰科小大王黑霞ACS Nano:铈基金属有机框架做为下效隔膜涂层可催化多硫化物转化 – 质料牛