近日，清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱團隊基于存算一體計算范式，研制出全球首顆全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學習（機器學習能在硬件端直接完成）的憶阻器存算一體芯片，在支持片上學習的憶阻器存算一體芯片領(lǐng)域取得重大突破，有望促進人工智能、自動駕駛可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)展。相關(guān)成果在線發(fā)表于最新一期的《科學》。

清華大學供圖

當前國際上的相關(guān)研究主要集中在憶阻器陣列層面的學習功能演示，然而實現(xiàn)全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學習的憶阻器芯片仍面臨較大挑戰(zhàn)，至今尚未實現(xiàn)，主要在于傳統(tǒng)的反向傳播訓練算法所要求的高精度權(quán)重更新方式與憶阻器實際特性的適配性較差。

據(jù)了解，面向傳統(tǒng)存算分離架構(gòu)制約算力提升的重大挑戰(zhàn)，吳華強、高濱創(chuàng)造性提出適配憶阻器存算一體，實現(xiàn)高效片上學習的新型通用算法和架構(gòu)（STELLAR），有效實現(xiàn)大規(guī)模模擬型憶阻器陣列與CMOS的單片三維集成，通過算法、架構(gòu)、集成方式的全流程協(xié)同創(chuàng)新，研制出全球首顆全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學習的憶阻器存算一體芯片。

該芯片包含支持完整片上學習所必需的全部電路模塊，成功完成圖像分類、語音識別和控制任務等多種片上增量學習功能驗證，展示出高適應性、高能效、高通用性、高準確率等特點，有效強化智能設(shè)備在實際應用場景下的學習適應能力。相同任務下，該芯片實現(xiàn)片上學習的能耗僅為先進工藝下專用集成電路（ASIC）系統(tǒng)的3%，展現(xiàn)出卓越的能效優(yōu)勢，極具滿足人工智能時代高算力需求的應用潛力，為突破馮·諾依曼傳統(tǒng)計算架構(gòu)下的能效瓶頸提供了一種創(chuàng)新發(fā)展路徑。

// 清華大學在超高感光度光刻膠研發(fā)領(lǐng)域取得重要進展 //

光刻膠是集成電路芯片大規(guī)模制造的關(guān)鍵材料，在技術(shù)發(fā)展到深紫外（DUV）、極紫外（EUV）光刻階段后，光刻膠對光源的敏感度不足，大大推高了光刻機及其配套光源的制造難度和成本。近日，清華大學核能與新能源技術(shù)研究院新型能源與材料化學團隊將高效的巰基-乙烯點擊化學技術(shù)與多官能團金屬氧化物納米團簇光刻膠技術(shù)相結(jié)合，全球首次提出了“點擊光刻”新思路、新方法，并成功制得了超高感光度光刻膠樣品。國際權(quán)威機構(gòu)的光刻測試結(jié)果表明，這種材料能在極低曝光劑量下實現(xiàn)高對比度成像。在深紫外光刻中最高感光度為7.5 mJ cm-2，與傳統(tǒng)的光刻膠體系相比所需曝光劑量降低了約20倍。

與此同時，通過低劑量電子束光刻（10-40 μC cm-2）獲得線寬分辨率為45nm的密集圖形，展示了其應用于高分辨率光刻的能力。接下來作者還對制備得到的基于點擊反應的氧化鋯光刻膠的后加工性質(zhì)、抗刻蝕能力以及圖形轉(zhuǎn)移能力等進行了初步研究。

圖1.點擊光刻策略示意圖

圖2.點擊光刻結(jié)果

該研究成果不但可以有力支持新型高效光刻膠的開發(fā)，更有望帶來光刻機及其配套光源系統(tǒng)設(shè)計、制造、運行的重大變革，大大降低難度和成本，有可能開辟光刻機技術(shù)新賽道，對集成電路技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。該技術(shù)也可以在其他高效、高精度納米制造領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。

上述研究成果以“巰基-乙烯點擊光刻的超高感光特性”（Exceptional Light Sensitivity by Thiol–Ene Click Lithography）為題發(fā)表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。

論文的共同通訊作者為清華大學核能與新能源技術(shù)研究院新型能源與材料化學實驗室徐宏副教授和何向明研究員，第一作者為清華大學博士后王倩倩。該研究獲得國家自然科學基金項目、北京市科委項目和清華大學自主科研項目的資助。清華大學高性能計算中心提供了計算資源的支持。

（本文內(nèi)容來自：科技日報、清華新聞網(wǎng)）