石墨烯成為芯片突破的新希望

石墨烯助力神經(jīng)形態(tài)芯片計算新速度。

芯片作為電子科技產(chǎn)品最核心的部分，它的優(yōu)劣對產(chǎn)品的質(zhì)量和數據處理能力有著(zhù)至關(guān)重要的影響力，芯片之爭也一直是各大電子廠(chǎng)商大戰的重要因素。

在傳感器數據的處理上，神經(jīng)性芯片比馮諾依曼結構芯片更快更好，因此現在這種由晶體管網(wǎng)絡(luò )構成的芯片研究已經(jīng)成了熱門(mén)話(huà)題之一。

科學(xué)家們對于神經(jīng)形態(tài)電路結構的研究已經(jīng)進(jìn)行了很多年了，但是關(guān)鍵難點(diǎn)就在于如何處理神經(jīng)元與硅之間的重疊部分，即突觸和邏輯門(mén)。從光電子上講就是光子穿過(guò)激光晶體管和突觸間隙神經(jīng)遞質(zhì)時(shí)的跨越處。

普林斯頓大學(xué)近期展示了一種石墨烯材質(zhì)的光學(xué)電容器，可以保證光學(xué)神經(jīng)形態(tài)電路中激光晶體管更加穩定地工作。

不過(guò)依然存在一些關(guān)鍵性的差異問(wèn)題使得人們現在還不能做出任何一款處理器可以像人腦一樣去工作。

芯片中神經(jīng)元之間是通過(guò)電位移動(dòng)或是峰電位來(lái)進(jìn)行信息的傳遞，峰電位是二進(jìn)制的，因此就必須在時(shí)域就進(jìn)行對信息的編碼。然而神經(jīng)元的放電頻率并不被中央時(shí)鐘周期所限制，神經(jīng)元的放電頻率只有在發(fā)送時(shí)才會(huì )對信息進(jìn)行編碼。

由于神經(jīng)元使模擬系統，所以有他們制成的芯片在理論上是可以達到很快的計算速度的。但是，馮·諾依曼結構芯片的時(shí)鐘頻率是存在極限值的，因此它被淘汰是早晚的事，必須找到一種計算速度更快的方法來(lái)進(jìn)行替代。

有研究報告顯示，將石墨烯加入到激光之中，可以加速計算。石墨烯能夠捕獲光子，變成一種光學(xué)電容器。那么電容器就會(huì )以這樣的方法進(jìn)行遞增，激光也就可以以皮秒的速度嗖嗖嗖地飆升。

IEEE表示：石墨烯是一種非常理想的飽和吸附體，可以以非?？斓乃俣任詹⑨尫殴庾?，并且還能夠在任何波長(cháng)下進(jìn)行工作，不管是什么顏色的激光都可以被完美吸收，并互相之間沒(méi)有干擾。換而言之，這樣的“石墨烯海綿”可以更好地吸收電子，且同時(shí)輸出不同波長(cháng)的光子。同時(shí)還能互不干擾。

在摩爾定律的最后，模擬神經(jīng)元和神經(jīng)回路的的設計理念可以使得處理器的功耗更低，可伸縮性更強。光電子學(xué)中，光導纖維和激光晶體管是實(shí)現這一理念的理想方法，畢竟光子比電子的移動(dòng)速度更快。

自然科學(xué)報告的最新消息顯示，石墨烯電容器可以使得神經(jīng)形態(tài)的芯片架構與光電子完美地進(jìn)行結合。

但是，不能忽視的一個(gè)問(wèn)題是：模擬神經(jīng)形態(tài)電路列陣的激光晶體管是否可以以足夠快的速度處理傳感器的數據，這一點(diǎn)還有待考證。

科技的發(fā)展之路需要慢慢走，切不可操之過(guò)急，一步步將核心問(wèn)題解決，那么離最終的目標也就不遠了。

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