A equipa de Hyunjun Lee e Heeyeon Noh do Departamento de Nanotecnologia do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia de Daegu Gyeongbuk desenvolveu com sucesso um novo tipo de semicondutor de inteligência artificial (IA). Este semicondutor controla precisamente os iões de hidrogênio através de sinais elétricos, alcançando funcionalidades de autoaprendizagem e memória. Os resultados desta investigação foram publicados na revista científica "Advanced Science".
Os sistemas de IA atuais precisam de processar enormes volumes de dados. A arquitetura tradicional dos computadores, que separa a computação do armazenamento, leva a uma redução de eficiência e a um aumento do consumo energético. A tecnologia de semicondutores neuromórficos, que imita a capacidade do cérebro humano de processar e armazenar informação simultaneamente, é vista como uma direção crucial para resolver este problema. O componente central deste tipo de semicondutor é um dispositivo sináptico artificial, capaz de ajustar o seu estado de condução e mantê-lo com base em sinais elétricos. A equipa de investigação escolheu os iões de hidrogênio como uma nova abordagem para realizar esta funcionalidade.
Dispositivos de memória baseados em óxidos anteriormente dependiam geralmente do movimento de vacâncias de oxigênio para armazenar informação, mas este método tinha dificuldade em garantir a estabilidade e consistência a longo prazo do dispositivo. A equipa de investigação inovou ao utilizar um campo elétrico para controlar precisamente a injeção e libertação de iões de hidrogênio, superando assim as limitações da tecnologia tradicional.
A inovação desta tecnologia reside em ter alcançado pela primeira vez um controlo preciso dos iões de hidrogênio numa estrutura vertical de dois terminais. Esta estrutura contribui para aumentar a densidade de integração dos chips de IA e simplificar o processo de fabrico, sendo de grande importância para o desenvolvimento de chips de alta densidade. Até agora, não havia relatos públicos de operações de IA realizadas através do controlo da migração de hidrogênio em estruturas verticais.
O novo dispositivo de IA baseado em iões de hidrogênio demonstrou estabilidade em mais de dez mil testes repetidos, mantendo o estado de memória mesmo após longos períodos de armazenamento. As suas características analógicas permitem uma mudança gradual na condutividade, simulando com sucesso os processos de aprendizagem e memória das sinapses do cérebro humano.
O investigador sénior Hyunjun Lee salientou: "Esta investigação não se limita a desenvolver mais um semicondutor de IA. Mais importante, propõe um novo mecanismo de comutação de resistência baseado na migração de hidrogênio, que é fundamentalmente diferente dos métodos de armazenamento baseados em vacâncias de oxigênio existentes."
A investigadora associada Heeyeon Noh acrescentou: "Esta é a primeira vez que se controla precisamente, por meios elétricos, a migração de átomos de hidrogênio entre camadas de semicondutores empilhados. Os resultados da investigação esclarecem o mecanismo de migração do hidrogênio e espera-se que impulsionem a inovação na arquitetura de hardware de IA, acelerando o desenvolvimento de semicondutores neuromórficos de baixo consumo energético e alta eficiência."
Detalhes da publicação: Autores: Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology; Título: "Novel AI semiconductor uses hydrogen ions for learning and memory"; Publicado em: "ACS Applied Materials & Interfaces" (2026)
