Processador em memória feito com semicondutor 2D chega aos 1000 transistores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/11/2023

Pode parecer pouco, mas são 1.000 transistores 2D, fabricados com camadas monoatômicas.
[Imagem: EPFL/Alan Herzog]

Lógica sobre memória

Pesquisadores suíços surpreenderam mais uma vez ao apresentar um processador que integra processamento e armazenamento de dados em um único chip, o chamado "processador em memória".

Também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória", esta é uma nova plataforma promissora para a computação digital porque evita a necessidade de que os dados transitem entre o processador e a memória, fazendo tudo muito mais rápido e com menos consumo de energia.

O primeiro módulo desse processador na memória foi apresentado em 2020 pela mesma equipe da Escola Politécnica Federal de Lausanne, que é liderada pelo brasileiro Guilherme Migliato Marega.

Agora a equipe conseguiu colocar mais de 1.000 transistores no mesmo chip, um marco importante não apenas no caminho para o uso prático dessa nova plataforma computacional, mas sobretudo para a produção industrial, demonstrando que é possível fazer componentes usando materiais monoatômicos, neste caso a molibdenita (MoS₂).

O processador é dedicado à multiplicação de matrizes.
[Imagem: Guilherme Migliato Marega et al. - 10.1038/s41928-023-01064-1]

Processador de molibdenita

O processador combina 1.024 elementos em um chip de 1 x 1 centímetro. Cada elemento compreende um transístor 2D de MoS₂, bem como uma porta flutuante, usada para armazenar em sua memória uma carga que controla a condutividade de cada transístor.

Acoplar processamento e memória dessa forma muda fundamentalmente a forma como o processador realiza o cálculo. "Ao definir a condutividade de cada transístor, podemos realizar a multiplicação da matriz vetorial analógica em uma única etapa, aplicando tensões ao nosso processador e medindo a saída," explicou o professor Andras Kis.

Esta primeira versão de demonstração é um processador dedicado a uma das operações fundamentais no processamento de dados, a multiplicação de matrizes vetoriais. Esta operação é onipresente no processamento digital de sinais e na implementação de modelos de inteligência artificial.

A escolha do material - MoS₂ - desempenhou um papel vital no desenvolvimento do processador na memória. Por um lado, a molibdenita é um semicondutor, um requisito essencial para o desenvolvimento de transistores. Por outro, e diferentemente do silício, ela forma uma monocamada estável, com apenas três átomos de espessura, que sofre muito pouca influência do ambiente. E a molibdenita tem estado à frente do grafeno no quesito uso real por várias razões, entre as quais porque é mais fácil fabricá-la.

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