韩国团队造出全球首款氢基 AI 半导体

韩国研究团队全球首次开发出一种能用氢“记忆”和“学习”的人工智能半导体。

韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)纳米技术研究部的李贤俊、卢熙妍研究团队 5 日对外披露,他们通过电信号精密调控氢的方式,造出了一块能自主学习、自主记忆的“双端子型人工智能半导体”。

为什么需要“会学习”的芯片

普通计算机的运算单元和存储单元是分开的,跑 AI 的时候速度慢、耗电又多,这是长期以来没解决好的老问题。

学界为此一直在探索模仿人脑的思路——让一块芯片同时干“算”和“存”两件事,也就是所谓的“神经形态半导体”,现在普遍被视为下一代的方向。

这类芯片有个关键特性:导电率会随电信号连续变化,不是非零即一,而是像调光开关一样平滑过渡。芯片里的人工突触器件,就靠这种变化来模拟真实大脑里突触连接时强时弱的状态。

换条路:用氢离子取代氧空位

不过以前的方案有个硬伤。主流做法是让氧化物里的“氧空位”来回跑动实现存储,但这东西不太老实——时间长了会漂移,器件和器件之间的表现也容易参差不齐,良率和稳定性都不好控制。

研究团队换了个思路,盯上了氢。他们自己摸索出一套用电场来控制氢离子进出的方法,注入、排出都能精确操控,把上面那两个老毛病都给压住了。

更难得的是,这套技术落地在了“双端子垂直结构”上——器件小、工艺简单,天生就适合做高密度芯片,而且这是全球头一次在这种结构里跑通。

测下来的数据也扎实:反复驱动超过一万次,器件依然正常工作;放久了,存储状态也没有跑掉。

李贤俊责任研究员说:“我们提出的是一套跟氧空位完全不同的开关机制,核心是氢的迁移,这个方向之前没人系统做过。”

卢熙妍专任研究员则直接点明了这项工作的野心:“搞清楚氢迁移这件事,不只是发篇论文,它真的有可能把 AI 硬件的底层逻辑重新洗一遍,把神经形态芯片的时代往前推一大步。”

研究资助与论文发表

本研究获韩国科学技术信息通信部、韩国研究财团及 DGIST 机构项目联合资助,成果发表于材料与界面领域权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》,并入选当期封面论文。

【信息来源:韩国行业网站】