北大团队全球首创：碳纳米管TPU芯片实现重大突破

北大团队全球首创：碳纳米管TPU芯片实现重大突破

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新浪网

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来源

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https://finance.sina.com.cn/tech/discovery/2024-07-22/doc-incezqpr8614235.shtml

2.

https://ic.bupt.edu.cn/info/1048/1469.htm

3.

https://news.pku.edu.cn/jxky/ea9b57e8073b4033b55699784c392c8f.htm

4.

http://www.okzhineng.com/?p=12446

5.

https://www.edu.cn/ke_yan_yu_fa_zhan/gao_xiao_cheng_guo/cheng_guo_zhan_shi/202407/t20240723_2625617.shtml

6.

http://www.nanoer.net/showinfo-32-62099.html

近日，北京大学彭练矛-张志勇团队成功研发出全球首款基于碳纳米管的张量处理器芯片（TPU），这一突破预示着未来计算技术的新方向。该芯片采用3000个碳纳米管场效应晶体管，创新的器件工艺和脉动阵列架构使其在功耗仅为295μW的情况下实现高达88%的MNIST图像识别准确率。这一成果不仅代表了碳纳米管技术在芯片制造上的重大进展，也为解决现有芯片技术瓶颈提供了新思路。随着AI技术的发展，这款低功耗高性能的TPU芯片有望成为推动智能计算发展的重要力量。

这款创新的碳纳米管TPU芯片由约3000个碳纳米管场效应晶体管组成，采用了新型器件工艺和脉动阵列架构，能够高效执行卷积运算和矩阵乘法。通过设计-工艺协同优化（DTCO）全流程，研究团队成功制备出高性能且高度一致的碳纳米管场效应晶体管，实现了并行的2位整数乘积累加运算。

实验结果表明，基于该TPU的五层卷积神经网络在功耗仅为295μW的情况下，实现了高达88%的MNIST图像识别准确率。这一性能指标远超现有硅基芯片，展示了碳纳米管技术在能效和算力方面的巨大优势。

通过碳基场效应晶体管建模、标准单元库K库和设计综合等标准流程，模拟结果显示，采用180纳米工艺节点的8位碳纳米管TPU有望达到850 MHz的主频和每瓦1万亿次运算的能效水平。这一突破不仅为未来更高能效的后摩尔电子器件及集成电路的实现提供了新思路，也为我国在芯片领域实现技术超越创造了重要机遇。

这一成果发表在国际顶级学术期刊《Nature Electronics》上，充分展示了我国在碳基电子学领域的研究实力。随着人工智能技术的快速发展，这款具有更强算力和更高能量效率的碳基神经网络加速芯片，有望在未来的AI应用场景中发挥重要作用。