2D半导体和铁电材料的融合可以实现数字和模拟信息处理的结合，极大改善能源消耗、电子设备性能，并带来新的功能。

我们生活在一个连续的信息流的模拟世界中，这些信息同时由我们的大脑处理和存储，但是我们的设备处理信息是以离散的二进制代码形式进行的，将信息分解成小的位（或字节）。洛桑联邦理工学院的研究人员揭示了一种将连续的模拟处理与精确的数字设备相结合的开创性技术。

通过无缝整合超薄的二维半导体和铁电材料，发表在《自然电子学》期刊上的研究揭示了一种改善能源效率和增加计算功能的新方法。这种新的配置将传统数字逻辑与类似大脑的模拟操作融合在一起。

更快、更高效的电子设备

纳米电子器件实验室与微系统实验室合作的这一创新围绕着材料的独特组合，实现了模拟大脑功能和先进的电子开关，包括突出的负电容隧道场效应晶体管（TFET）。

在电子世界中，晶体管或"开关"可以被看作是一个灯开关，决定电流是否流通（开启或关闭）。这就是二进制计算机语言中的那些著名的1和0，打开和关闭的简单动作几乎是我们电子设备的每个功能的核心，从信息处理到存储记忆。

TFET是一种专为未来节能设计的特殊开关。与传统晶体管不同，传统晶体管需要一定的最小电压才能打开，而TFET可以在显著较低的电压下工作。这种优化设计意味着它们在开关时消耗的能量大大降低，从而大幅减少了集成到设备中的总功耗。

根据纳米实验室(Nanolab)主任阿德里安·约尼斯库教授的说法，"我们的努力在电子领域代表了一次重大的飞跃，打破了先前的性能基准，这一点可以从负电容钨二硒化物/锡二硒化物铁电场效晶体管(TFET)的杰出能力以及在同一技术中创建突触神经元功能的可能性得以证明"。

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的博士生Sadegh Kamaei首次充分整合了二维半导体和铁电材料，发挥了它们的潜力，形成了一个完全协同集成的电子系统。二维半导体可以用于超高效的数字处理器，而铁电材料则提供了连续处理和存储记忆的可能性。将这两种材料结合起来，可以充分发挥数字和模拟电路的优势。现在，上面类比中的开关不仅更加节能，而且所点亮的灯光也更加明亮。

Kamaei补充说："与二维半导体一起工作，并将其与铁电材料集成在一起是充满挑战但极其有回报的。我们的研究结果具有潜在的应用，可能从根本上改变我们对未来电子设备的看法和使用方式。"

将传统逻辑与神经形态电路融合

此外，该研究还致力于开发类似于生物突触的开关，用于神经形态计算。约尼斯库补充道："这项研究是冯·诺伊曼逻辑电路与神经形态功能的首次完全集成，为创造以极低功耗和迄今未开发的能力为特征的创新计算架构铺平了道路。这些架构结合了构建神经形态功能与数字信息处理的可能性。"

这些进展暗示着电子设备将以与人脑更类似的方式运作，将计算速度与以更符合人类认知方式处理信息相结合。例如，神经形态系统可能在传统计算机难以胜任的任务，如模式识别、感知数据处理，甚至某些类型的学习方面表现卓越。将传统逻辑与神经形态电路相结合，标志着一场具有深远影响的变革。未来可能会出现更加智能、更加快速且呈指数级节能的设备。