Науковці розробляють тривимірні процесори, які змінюють ігри

Дослідники з Університету Флориди розробили нову техніку, використовуючи напівпровідникові технології для виробництва процесорів, які значно підвищують ефективність передачі великих обсягів даних по всьому світу. Інновація, представлена ​​на поточній обкладинці журналу Nature Electronics, готова змінити ландшафт бездротового зв’язку в той час, коли прогрес ШІ різко збільшує попит.

Традиційно бездротовий зв’язок покладався на планарні процесори, які, незважаючи на ефективність, обмежені своєю двовимірною структурою для роботи в обмеженій частині електромагнітного спектра. Підхід, розроблений UF, використовує потужність напівпровідникової технології, щоб вивести бездротовий зв’язок у новий вимір – буквально.

Дослідники успішно перейшли від планарних до тривимірних процесорів, започаткувавши нову еру компактності та ефективності передачі даних.

Покращена передача даних і програми

Доктор філософії Розбех Табрізіан, доцент кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії UF, чия команда розробила тривимірний процесор, сказав, що це є ключовим моментом в еволюції бездротового зв’язку, оскільки світ стає все більш залежним від безперебійного з’єднання. і обмін даними в реальному часі.

«Здатність передавати дані більш ефективно та надійно відкриє двері для нових можливостей, сприяючи прогресу в таких сферах, як «розумні» міста, віддалена охорона здоров’я та доповнена реальність», — сказав він.

Зараз дані в наших мобільних телефонах і планшетах перетворюються на електромагнітні хвилі, які поширюються туди й назад між мільярдами користувачів. Подібно до того, як дизайн автомагістралі та світлофори забезпечують ефективний рух транспорту через місто, фільтри або спектральні процесори переміщують дані на різних частотах.

Обмеження традиційних процесорів

«Інфраструктура міста може обслуговувати лише певний рівень трафіку, і якщо ви продовжуєте збільшувати кількість автомобілів, у вас виникнуть проблеми», — сказав Тебрізіан. «Ми починаємо досягати максимальної кількості даних, які можемо ефективно переміщувати. Планарна структура процесорів більше не практична, оскільки вони обмежують нас дуже обмеженим діапазоном частот».

З появою штучного інтелекту та автономних пристроїв підвищений попит вимагатиме набагато більше світлофорів у вигляді фільтрів на численних різних частотах, щоб переміщувати дані туди, куди вони призначені.

«Подумайте про це як про вогні на дорозі та в повітрі», — сказав Тебрізіан. «Це стає безладом. Один чіп, виготовлений лише для однієї частоти, більше не має сенсу».

Тебрізіан і його колеги з інженерного коледжу Герберта Вертхайма використовують технологію CMOS або додатковий процес виготовлення металооксидних напівпровідників для створення тривимірного наномеханічного резонатора.

«Використовуючи сильні сторони напівпровідникових технологій в інтеграції, маршрутизації та упаковці, ми можемо інтегрувати різні процесори, залежні від частоти, на одному чіпі», — сказав Тебрізіан. «Це величезна перевага».

Тривимірні процесори займають менше фізичного простору, забезпечуючи підвищену продуктивність і необмежену масштабованість, що означає, що вони можуть відповідати зростаючим вимогам.

«Цей абсолютно новий тип спектрального процесора, який об’єднує різні частоти в одному монолітному чіпі, справді змінює правила гри», — сказав Девід Арнольд, заступник завідувача відділу електротехніки та комп’ютерної інженерії. «Доктор. Новий підхід Tabrizian до багатодіапазонних радіочіпсетів з гнучкою зміною частот не тільки вирішує величезну виробничу проблему, але й дозволяє дизайнерам уявити абсолютно нові стратегії зв’язку в умовах дедалі більшого перевантаження бездротового зв’язку. Простіше кажучи, наші бездротові пристрої працюватимуть краще, швидше та безпечніше».