Найден способ менять физические свойства материалов при помощи искусственного интеллекта

MIT-Strain-Engineering

Вчера в новостях Массачусетского технологического института (MIT) вышла новость о том, что совместно с учеными из России (Сколковский институт науки и технологий) и Сингапура (Наньянский технологический университет) его специалисты нашли способ применять искусственный интеллект для изменения структуры атомов в полупроводнике, алмазе или другом кристаллическом материале. Речь идет о т.н. штаммостроении (Strain engineering) — общей стратегии, используемой в производстве полупроводников для повышения производительности устройства. Преимущества производительности достигаются путем модуляции напряжения в канале транзистора, что увеличивает подвижность электронов и, тем самым, проводимость через канал (Википедия ©). В отличие от легирования (внедрения небольших количеств примесей или структурных дефектов с целью контролируемого изменения электрических свойств полупроводника, в частности, его типа проводимости), штаммостроение позволяет изменять направление и величину напряжения динамично, т.е. непосредственно в процессе работы полупроводника. Однако при этом возникает сложность — количество необходимых для проектирования материала вычислений, согласно авторам исследования, быстро достигает 100 млн.

Вот здесь на помощь и приходит разработанный ими метод машинного обучения, позволяющий систематизировать поиск направления и величины напряжения, при которых достигается нужный эффект. Этот метод может открыть возможности для создания материалов, тонко настроенных (или, с учетом динамического изменения свойств — настраиваемых) для электронных, оптоэлектронных и фотонных (световых) устройств. Это могут быть, например, процессоры (в которых изменение структуры всего на 1% способно повысить производительность на 50%), или солнечные панели (которые будут иметь сопоставимый с нынешними КПД, будучи при этом в тысячу раз тоньше).

Отдельный интерес представляет использование в полупроводниковой индустрии алмазов — потенциально алмазные полупроводники способны работать в 100 тысяч раз лучше традиционных кремниевых. Однако у применения алмазов есть ограничения, одним из которых является отсутствие способа размещения алмазных слов на большой подложке. Кроме того, в алмазный слой сложно добавлять другие материалы, т.е. осуществлять легирование, которой является важной частью полупроводникового производства. Изменение направления и силы напряжения потенциально способно справиться и с этой проблемой, особенно в сочетании с ранее разработанной в MIT (совместно с учеными из Гонконга, Сингапура и Южной Кореи) технологией искусственного выращивания гибких алмазных игл толщиной в несколько сотен нанометров.

Надо заметить, что подобные исследования публикуются регулярно и в больших количествах — какое из них «выстрелит» и когда это произойдет предсказать невозможно. Наряду с машинным обучением, в области проектирования материалов может найти применение еще одна перспективная технология — квантовые компьютеры.

MIT News

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *