韓國(guó)成均館大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種利用熱量精確調(diào)控半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，可顯著提升下一代人工智能（AI）核心硬件的性能，有望讓復(fù)雜的AI計(jì)算在更低功耗下實(shí)現(xiàn)更快速處理。相關(guān)成果發(fā)表于美國(guó)化學(xué)會(huì)（ACS）旗下《納米》雜志。

現(xiàn)行計(jì)算機(jī)的處理器與存儲(chǔ)器物理分離，恰如書(shū)房中書(shū)桌（處理器）與書(shū)架（存儲(chǔ)器）分置兩處。每次運(yùn)算，數(shù)據(jù)均需在二者間往返傳輸，就像學(xué)生在書(shū)架與書(shū)桌間來(lái)回奔波，這會(huì)耗費(fèi)更多時(shí)間與算力。

為攻克這一難題，科學(xué)家提出了“存內(nèi)計(jì)算”構(gòu)想，即讓計(jì)算直接在存儲(chǔ)器中完成。實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想的核心在于“鐵電晶體管”，這也是本研究的焦點(diǎn)。然而，制造此類(lèi)晶體管的關(guān)鍵材料氧化鉿極難駕馭。為確保存儲(chǔ)功能，其內(nèi)部原子須排列成特定晶體結(jié)構(gòu)；而一旦材料薄至極限，原子排列易受干擾，致使性能衰減。

以往方案多采用摻雜其他化學(xué)元素的方法，但工藝復(fù)雜，難以大規(guī)模量產(chǎn)。在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，利用“熱膨脹”物理原理，即不同材料受熱后膨脹收縮程度各異，巧妙攻克了這一難題。

團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了環(huán)繞半導(dǎo)體材料的電極，使其在冷卻收縮時(shí)，對(duì)內(nèi)部氧化鉿施加壓縮應(yīng)力，宛如緊身衣塑形。這種由熱力產(chǎn)生的物理作用，將原子“梳理”成最利于存儲(chǔ)操作的晶體結(jié)構(gòu)。

測(cè)試顯示，按照新設(shè)計(jì)制造的半導(dǎo)體器件不僅超薄，且在運(yùn)行超一萬(wàn)億次后依然穩(wěn)定。將其集成用于A(yíng)I圖像識(shí)別任務(wù)，準(zhǔn)確率高達(dá)97.2%。

團(tuán)隊(duì)表示，這一結(jié)果證明，無(wú)需依賴(lài)復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，僅憑溫度控制即可實(shí)現(xiàn)高性能AI半導(dǎo)體器件，突破了下一代半導(dǎo)體的化學(xué)局限。若該技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，AI技術(shù)可以在自動(dòng)駕駛汽車(chē)和智能手機(jī)等設(shè)備上更智能、更高效地運(yùn)行。