The end of conventional Dennard scaling and the widening gap between memory bandwidth and arithmetic throughput have made the von Neumann partition a structural bottleneck rather than a transient one. Two-dimensional (2D) materials, with atomically thin geometries, electrically tunable carrier densities, and large optical responses, offer a unified platform on which to build devices that compute where they store, process events rather than clock cycles, and shift workload into the optical domain. This perspective surveys progress along three converging thrusts, graphene and graphene nanoribbon transistors as scalable channel materials, oxide and 2D-integrated memristors for in-memory analog compute, and silicon-compatible 2D photonic and thermal-emitter structures for optical computing primitives. Our central argument is that the 2D-materials community has spent a decade producing record devices, and the next decade will be decided by who first integrates three of them on a single semiconductor wafer.


翻译:传统登纳德缩放定律的终结,以及内存带宽与算术吞吐量之间日益扩大的差距,使得冯·诺依曼分区从短暂瓶颈变为结构性瓶颈。二维材料凭借原子级薄几何结构、电可调载流子密度和大光学响应特性,提供了一个统一平台,用于构建在存储位置进行计算、处理事件而非时钟周期、并将工作负载迁移至光学领域的器件。本展望综述了三个汇聚方向的研究进展:石墨烯及石墨烯纳米带晶体管作为可扩展沟道材料、氧化物及二维集成忆阻器用于存内模拟计算、以及兼容硅基工艺的二维光子与热发射器结构用于光学计算基元。我们的核心论点是:二维材料领域已用十年时间制造出创纪录器件,未来十年将由率先在单个半导体晶圆上集成其中三种器件的人决定。

0
下载
关闭预览

相关内容

超材料的智能设计研究进展
专知会员服务
14+阅读 · 2025年2月21日
超维计算概念、应用及研究进展
专知会员服务
32+阅读 · 2023年7月30日
【Cell】可扩展深度图神经网络的高性能材料性能预测
专知会员服务
18+阅读 · 2022年5月4日
专知会员服务
29+阅读 · 2021年2月26日
类脑计算的前沿论文,看我们推荐的这7篇
人工智能前沿讲习班
21+阅读 · 2019年1月7日
【紫冬报告】吴毅红研究员:2017以来的2D到3D
中国科学院自动化研究所
11+阅读 · 2018年5月8日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
0+阅读 · 30分钟前
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
1+阅读 · 47分钟前
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
超材料的智能设计研究进展
专知会员服务
14+阅读 · 2025年2月21日
超维计算概念、应用及研究进展
专知会员服务
32+阅读 · 2023年7月30日
【Cell】可扩展深度图神经网络的高性能材料性能预测
专知会员服务
18+阅读 · 2022年5月4日
专知会员服务
29+阅读 · 2021年2月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员