В Швейцарии создали первый процессор на 2D-транзисторах, которому не нужна внешняя память
Разрыв между вычислительными запросами искусственного интеллекта и возможностями традиционной электроники достиг критической точки. Узким местом стала не скорость самих транзисторов, а физическое разделение памяти и процессора — архитектура фон Неймана, заставляющая данные тратить энергию и время на бесконечные перемещения по шинам. Швейцарские инженеры впервые предложили радикальное решение, объединив вычисления и хранение данных в одном кристалле на основе атомарно тонких материалов, что может перевернуть рынок чипов для ИИ.
Процессор, который не забывает: как работает чип нового типа
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) представили прототип процессора, построенного не на кремнии, а на дисульфиде молибдена (MoS2). Толщина рабочего слоя этого полупроводника составляет всего три атома. Ключевая инновация заключается не только в материале, но и в конструкции: каждый из 1024 транзисторов оснащен плавающим затвором. Этот элемент выполняет двойную функцию — он одновременно хранит бит данных и управляет транзистором.
В такой конфигурации данные вычислений не покидают процессор. Информация подается на вход, обрабатывается внутри кристалла, а готовый результат выдается на выходе. Это полностью устраняет задержки и энергопотери, связанные с обменом между процессором и оперативной памятью. Площадь экспериментального чипа составила 1 см2.
От скотча до пластины: эволюция производства MoS2
Путь к этому достижению занял более десяти лет. Первый образец дисульфида молибдена исследователи EPFL 13 лет назад получали кустарным методом — буквально отрывая чешуйки материала от основы с помощью скотча. Сегодня технология шагнула вперед: команда способна производить целые пластины MoS2, пригодные для литографии. Поскольку дисульфид молибдена является полупроводником, авторы разработки утверждают, что существующие заводы по обработке кремния можно адаптировать для выпуска таких чипов без кардинальной смены оборудования.
Практическое применение: где нужны вычисления в памяти
Прототип ориентирован на выполнение векторно-матричного умножения — базовой операции для цифровой обработки сигналов и работы нейросетей. Именно этот класс задач, лежащий в основе современных моделей ИИ, требует огромных объемов пересылки данных. Решение швейцарских инженеров обещает кратно снизить энергопотребление в дата-центрах и встраиваемых системах. Разработчики заявляют, что создание масштабного прототипа доказывает готовность технологии к переносу на промышленные рельсы.
Новый подход способен решить проблему «фон-неймановского узкого горла», которая десятилетиями тормозит развитие вычислительной техники. В традиционных системах до 90% энергии тратится не на вычисления, а на перемещение данных между процессором и памятью. Интеграция этих функций в одном элементе кардинально меняет энергоэффективность.
Стоит отметить, что интерес к дисульфиду молибдена в полупроводниковой индустрии растет не первый год. Этот материал рассматривается как один из главных кандидатов на замену кремния в ультратонких транзисторах. Успех EPFL подтверждает, что лабораторные эксперименты переходят в стадию инженерных прототипов, способных работать в реальных вычислительных задачах.
Отдельного внимания заслуживает финансовая подоплека проекта. Исследователи прямо связывают успех разработки с масштабными инвестициями Европейского союза. Брюссель стремится восстановить утраченные позиции на глобальном рынке полупроводников, где доминируют азиатские и американские гиганты. Создание первого процессора с вычислениями в памяти на новых материалах — это не только научный прорыв, но и инструмент технологической политики, направленный на снижение зависимости ЕС от импорта чипов.
