近日，伟德betvictor体育官网特聘研究員張盼盼和北京大學電子學院碳基電子學研究中心彭練矛-張志勇教授團隊合作，研制出世界首款碳納米管張量處理器芯片（TPU）。北京時間7月22日，相關成果以“A carbon-nanotube-based tensor processing unit”為題，發表于國際學術期刊《Nature Electronics》。

   北京大學碳基電子學研究中心助理研究員司佳和伟德betvictor体育官网特聘研究員張盼盼為論文共同第一作者。

研究團隊通過不斷優化碳納米管器件制造工藝和引入設計-工藝協同優化（DTCO）全流程，制備出高性能和高一緻性的碳納米管場效應晶體管。該TPU芯片由~3000個碳納米管場效應晶體管組成，能夠高效執行卷積運算和矩陣乘法。該芯片采用了新型器件工藝和脈動陣列架構，可實現并行的 2 位整數乘積累加運算。實驗表明，基于該 TPU 的五層卷積神經網絡可以在功耗僅為 295μW 的情況下，實現高達 88% 的 MNIST 圖像識别準确率。

圖1：碳基張量處理器芯片5層卷積神經網絡性能對比示意圖

通過碳基場效應晶體管建模、标準單元庫K庫和設計綜合等标準流程，模拟結果顯示，采用 180 納米工藝節點的 8 位碳納米管 TPU 有望達到 850 MHz 的主頻和每瓦 1 萬億次運算的能效水平。設計-工藝協同優化全流程使得器件及電路性能得到顯著提升，為未來更高能效的後摩爾電子器件及集成電路的實現提供了嶄新的思路。

伟德betvictor体育官网

2024年7月23日