Разработан органический электрохимический транзистор, который служит датчиком и процессором

Прочитано: 155 раз(а)


В последние годы инженеры-электронщики пытались разработать новое аппаратное обеспечение, основанное на мозге, которое могло бы более эффективно запускать модели искусственного интеллекта (ИИ). В то время как большая часть существующего оборудования специализируется на считывании, обработке или хранении данных, некоторые команды изучают возможность объединения этих трех функций в одном устройстве.

Исследователи из Сианьского университета Цзяотун, Гонконгского университета и Сианьского университета науки и технологий представили новый органический транзистор, который может действовать как датчик и процессор. Этот транзистор, представленный в статье, опубликованной в Nature Electronics, основан на архитектуре с вертикальным сечением и кристалло-аморфном канале, который может быть выборочно легирован ионами, что позволяет ему переключаться между двумя реконфигурируемыми режимами.

«Традиционное оборудование искусственного интеллекта (ИИ) использует отдельные системы для сбора, обработки и хранения данных », — рассказали Tech Xplore профессор Вэй Ма и профессор Чжунруй Ван, два исследователя, проводивших исследование.

«Это разделение часто приводит к значительному потреблению энергии и временным задержкам из-за постоянной необходимости передачи данных между различными аппаратными компонентами и последовательного преобразования аналоговых сигналов в цифровые . Некоторые новаторские исследования выявили замечательные возможности восприятия и аналоговой памяти органических электрохимические транзисторы (ЭХТ)».

Первоначальная цель недавнего исследования исследователей состояла в том, чтобы разработать OECT, который может работать как датчик, так и процессор, поскольку такое устройство может позволить создать более однородное и эффективное оборудование ИИ. OECT представляют собой тонкопленочные органические электронные устройства, функционирующие как транзисторы. Их тонкость делает их особенно перспективными для разработки интеллектуальной биоэлектроники, такой как носимые или имплантируемые устройства, а также нейроморфное оборудование.

OECT, разработанный Вангом, Ченом и их коллегами, имеет два разных режима работы, а именно режим обнаружения и режим обработки. Эти два разных режима поддерживаются за счет селективного ионного легирования кристаллоаморфного канала внутри устройства.

«В режиме зондирования ионы в электролите, управляемые физиологическим сигналом, мигрируют в кристаллическую структуру, но они могут легко диффундировать обратно в электролит, сохраняя канал в состоянии с низкой проводимостью», — пояснил Ван. «В режиме обработки эти ионы могут быть «захвачены» кристаллической структурой , поддерживая канал в состоянии высокой проводимости. Эта двойная функциональность делает наше устройство OECT уникальным и эффективным».

Для изготовления массива OECT исследователи использовали ряд простых методов и процессов, в том числе термическое испарение, покрытие лезвия раствором, термический отжиг и реактивное ионное травление. Поскольку все эти методы экономически эффективны, они могут облегчить крупномасштабное производство их устройств.

«Наше устройство также может похвастаться впечатляющей универсальностью, — сказал Ван. «Как датчик он может обнаруживать различные виды сигналов, например, сигналы электрофизиологии, химических веществ, света и температуры. Кроме того, как блок памяти он предлагает ряд преимуществ, таких как возможность хранить 10-битные аналоговые состояния. , низкая случайность переключения и сохранение состояния более 10 000 секунд. Это делает наше устройство OECT универсальным инструментом в мире ИИ».

Ван, Чен и их коллеги оценили свое устройство и его способность переключаться между различными режимами работы в серии экспериментов. Они обнаружили, что динамику их OECT можно эффективно модулировать, что позволяет ему хорошо функционировать как датчику, так и процессору.

В качестве датчика устройство может воспринимать различные типы раздражителей, включая ионы и свет. Как процессор, он способен к 10-битным аналоговым состояниям, а также хорошо сохраняет эти состояния.

«Новое устройство, которое мы разработали, имеет две разные схемы работы из-за того, где ионы задерживаются», — сказал Шицзе. «В результате он функционирует как датчик и процессор. Эта реконфигурируемость основана на биотехнологии, что также делает будущее нейроморфное оборудование более универсальным и адаптируемым».

В будущем транзистор, созданный этой группой исследователей, может быть использован для создания продвинутых нейроморфных устройств, способных собирать разные типы данных и обрабатывать их. В рамках своего исследования Ван, Чен и их коллеги показали, что его можно использовать для диагностики сердечных заболеваний в режиме реального времени, и их следующие работы могут найти более многообещающие применения.

«В настоящее время мы планируем усовершенствовать нашу технологию изготовления с целью создания крупномасштабного массива OECT», — добавил Ван. «Это заложит основу для полностью интегрированной нейронной сети обработки данных. Потенциальные области применения этой технологии обширны и могут произвести революцию в таких областях, как здравоохранение, может значительно повысить скорость и точность в медицинских учреждениях».

Разработан органический электрохимический транзистор, который служит датчиком и процессором



Новости партнеров