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近年来,深度学习技术突破引领人工智能算法进一步提升,出现了更加先进的神经网络结构和算法,并融入各种新型应用领域。算法复杂度的提升以及数据量的增加,推动对算力的需求呈现出多元化的爆发增长态势,这也使得芯片制造业面临着全新的挑战和机遇。

长期以来,芯片行业的发展遵循“摩尔定律”,即在价格不变的情况下,集成在芯片上的晶体管数量每隔18到24个月将增加一倍。换言之,处理器的性能大约每两年翻一倍。然而,随着芯片上晶体管数量不断增多,体积不断缩小,栅极泄漏、过量发热等物理问题制约着摩尔定律的进一步延续。部分业内人士认为,“摩尔定律”将在2025年左右失效,这将导致日益增长的算力需求陷入停滞。

为了延长摩尔定律的“寿命”,科学家们在各个领域不断进行研究与创新,探索技术演进新方向,新架构、新集成、新设备、新材料逐渐成为业内关注的焦点。其中,二维材料是一个备受关注的研究方向。二维材料是一种特殊的材料,部分二维材料具有优异的物理、化学性质和表面特征,在电子器件、催化剂、传感器等领域有巨大的应用潜力。

“目前,中国在硅基芯片设计与制作方面与国际领先水平的高端技术和设备方面存在一定差距。新型材料的研究与发展,可以直接影响芯片的性能,甚至逐渐影响芯片设计的底层逻辑,或许是从根本上拉进甚至消除这一差距的潜在机会。”新泽西理工学院研究工程师王晓天博士认为,把尽可能多的专利掌握在自己手中,才能在国际合作中占据主导地位。