AI向け新型トランジスタ―世界最高の動作速度：物質・材料研究機構ほか
(2023年7月7日発表)
（国）物質・材料研究機構と東京理科大学は7月7日、脳神経と同様の動作をするとしてAI（人工知能）向けに期待されている新型トランジスタで世界最高の動作速度を実現したと発表した。既存の同種トランジスタに比べて8.5倍の速度を達成、画像や音声、匂いなどの様々なデータ処理や将来予測などのパターン認識を高速・低消費電力で実現するAI機器への応用が期待できるとしている。
開発したのは、ダイヤモンド結晶の表面にレーザーを利用してセラミックス（多孔質イットリア安定化ジルコニア）の薄膜を形成した素子。ダイヤモンドとセラミックス薄膜の境界面で生じる「電気二重層効果」と呼ばれる現象を利用することで人間の脳神経と同様な電気的応答を実現できるため、AIへの応用が期待されている。
研究グループは今回、ダイヤモンド表面にセラミックス薄膜を形成する際の条件を精密に調整することで、セラミックス薄膜の内部に多量のナノレベル（10億分の１メートル単位）の微細な孔（あな）を形成させることに成功した。
その結果、微細な孔の中に水が吸着し、伝導性の高い水素イオンが電気二重層の充放電速度を高速化。従来の同種トランジスタに比べて8.5倍に高速化することに成功し、世界最高の動作速度を実現した。電気二重層効果を利用する新型トランジスタ素子はこれまでオン・オフ動作が百分の１～1万分の１秒程度と遅く、より高速な動作が求められていた。
今回の成果について、研究グループは「高速なAI機能を実現できることは実用上の大きなメリット」という。将来、スマートウォッチや監視カメラなどのセンサーと組み合わせれば、医療、防災、製造、警備などの幅広い産業で利用できる高速・低消費電力のAI機能搭載機器への応用も期待できるとしている。
