북경대학교의 중국 연구자들이 탄소 나노튜브 트랜지스터를 활용한 세계 최초의 텐서 처리 장치(TPU) 개발을 통해 반도체 기술에서 중요한 진전을 발표했습니다. 이 탄소 나노튜브(CNT) 트랜지스터는 성능 제어 향상, 누설 전류 감소 및 에너지 효율성으로 잘 알려진 게이트 올 어라운드(GAA) 전계 효과 트랜지스터(FET)의 일종입니다. TPU는 3,000개의 탄소 나노튜브 FET로 구성되어 있으며, 에너지 효율적인 컨볼루션 연산 및 행렬 곱셈을 수행할 수 있습니다. TPU는 MNIST 이미지 인식 작업에서 최대 88%의 정확도를 달성하면서 단 295 µW의 전력을 소비하는 인상적인 성능 지표를 보여줍니다. 이러한 효율성은 99.9999%의 반도체 순도와 초청정 표면을 보장하는 최적화된 제조 공정 덕분으로, 높은 온전류 밀도와 일관된 트랜지스터 성능을 이끌어냅니다. 시스템 수준의 시뮬레이션에 따르면, 이러한 나노튜브 트랜지스터로 제작된 180nm 기술 노드의 8비트 TPU는 850MHz의 주파수에서 작동할 수 있으며, 1 테라 연산을 초당 와트당 에너지 효율로 달성할 수 있습니다. 현재 TPU의 실용성은 180nm급 공정 기술로 인해 제한적이지만, 연구자들은 GAA FET의 정렬을 미세 조정하고, 트랜지스터 크기를 줄이며, TPU의 비트 용량을 늘림으로써 추가적인 개선이 가능하다고 믿고 있습니다. 또한 TPU를 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 논리와 통합하면 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 이 혁신은 중국의 반도체 역량을 발전시키는 데 중요한 의미가 있으며, 향후 개발을 위한 공정 기술을 정제할 수 있는 작동 TPU 회로를 제공합니다.
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