随着信息技术的不断发展，对于能源的消耗也与日俱增，然而在实际处理数据的过程中，计算机处理器消耗的大部分能量并没有用于执行计算，相反，用于处理数据的大部分能量都花在了内存和处理器之间的数据传输上。
在最新一期的《自然-电子学》杂志上，瑞士洛桑联邦理工学院的研究团队提出了一种基于二硫化钼(MoS2)的内存处理器，这是第一个基于二维半导体材料的内存处理器，其通过将数据处理和存储集成到单个设备上来解决低效率问题。
当今CPU效率低下的罪魁祸首就是一直被广泛采用的冯·诺依曼架构，由于执行计算和存储数据的组件物理分离，当处理器需要从内存中检索数据来执行计算，就需要进行移动电荷、电容器充电和放电以及沿线路传输电流等操作，而这些所有的操作都需要消耗能量。因此随着技术的演进，人们开始不断尝试将存储和处理合并到更通用的内存处理器上，来减少这种能量损耗。
该研究团队提出的这种新型内存处理器专用于数据处理中的基本运算之一：向量矩阵乘法。他们将1024个元件组合到一个一厘米的芯片上，每个元件都包含一个2D MoS2晶体管以及一个浮动栅极，用于在其存储器中存储电荷，以控制每个晶体管的导电性。通过设置每个晶体管的电导率，就可以通过向处理器施加电压并测量输出，从而一步执行模拟向量矩阵乘法。
其中，特别值得注意的是这种内存处理器所使用的材料，不同于常规的硅基半导体，MoS2材料可以形成稳定的单层，并且只有三个原子厚，这种“二维”半导体的特性，为突破晶体管微缩化的瓶颈提供了可能，有望构建出速度更快、功耗更低、柔性透明的新型芯片。
据悉，这种材料的晶体管与石墨烯类似，最初也是由研究人员使用透明胶带从晶体上剥离单层材料形成的，而今经过13年的努力，通过大量的工艺优化，研究团队已经可以生产覆盖均匀MoS2均质层的整个晶圆，从而让他们能够使用行业标准工具在计算机上设计集成电路，并将这些设计转化为物理电路，这也为大规模生产打开了大门。
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