Tag Archives: Mario Lanza

L’alumni Mario Lanza revoluciona el camp de la nanoelectrònica i els semiconductors en inventar un microxip d’alta densitat d’integració realitzat amb materials bidimensionals

Posted on by

El científic i alumni de l’EUSS Mario Lanza, professor titular a la Universitat de Ciència i Tecnologia del Rei Abdullah (a Aràbia Saudita), acaba de revolucionar el camp de la nanoelectrònica i els semiconductors en inventar el primer microxip d’alta densitat d’integració realitzat amb materials bidimensionals (també anomenats 2D). El treball, titulat “Hybrid 2D/CMOS microxips for memristive applications”, serà publicat ben aviat a la revista Nature, i ja ha atret l’interès d’empreses capdavanteres en el camp dels semiconductors.

L’equip liderat pel professor Lanza ha integrat per primera vegada un material bidimensional aïllant, anomenat nitrur de bor hexagonal multicapa (d’uns 6 nanòmetres de gruix), sobre microxips que contenen transistors de silici de tecnologia CMOS – les sigles CMOS signifiquen complementary metal- oxide-semiconductor, un tipus de tecnologia que és present en tots els productes electrònics que utilitzem diàriament (telèfons, ordinadors, automòbils i electrodomèstics, entre molts altres). Segons explica el professor Lanza: “el nitrur de bor hexagonal fa les funcions de memristor, i el transistor fa les funcions de selector i limitador de corrent”. Després de comprovar que la integració es va realitzar amb èxit, els investigadors han interconnectat els dispositius (mitjançant litografia i evaporació de metall) per formar circuits matricials.

Aquest tipus de circuits, malgrat que encara són desconeguts per a la majoria de gent, són utilitzats en productes electrònics d’última generació tant per emmagatzemar informació (fabricació de memòries electròniques, com els USB) com per processar-la (fabricació de xarxes neuronals artificials per a sistemes d’intel·ligència artificial). Els dispositius híbrids 2D/CMOS fabricats per l’equip de l’alumni Lanza mostren un baix consum d’energia i una alta durabilitat, i a més la seva conductivitat es pot ajustar a diferents nivells de forma dinàmica aplicant impulsos elèctrics — una propietat anomenada spike-timing dependent plasticity —el qual es pot usar per fabricar xarxes neuronals artificials de molt baix consum energètic.

En el passat l’empresa IBM havia intentat integrar grafè en transistors per a aplicacions al camp de radiofreqüència, però la densitat d’integració era molt baixa i els dispositius no permetien emmagatzemar o processar informació. En canvi, els dispositius creats per l’equip del professor Lanza només mesuren 260 nanòmetres, i podrien realitzar-se molt més petits de manera molt senzilla si es disposen de microxips més avançats.

Aquest treball representa una fita al camp de la nanoelectrònica i els semiconductors no només per les altes prestacions dels dispositius i circuits fabricats, sinó també degut a l’alt nivell de maduresa tecnològica aconseguit — tots els processos utilitzats són compatibles amb la indústria dels semiconductors. És per això que tant ell com els membres del seu equip indiquen: “en el futur la majoria de microxips explotaran alguna de les moltes propietats exòtiques d’aquests materials”.

Enllaç a l’article: https://www.nature.com/articles/s41586-023-05973-1

Enllaç a la web del Professor Mario Lanza: https://lanza.kaust.edu.sa/

Torna a veure l’Open Circuit – Alumni Experiences del Mario Lanza:

La revista Science publica un nou full de ruta sobre tecnologies memristives dissenyada i dirigida per l’alumni Mario Lanza

Posted on by

L’alumni Mario Lanza, professor titular de la Universitat de Ciència i Tecnologia del Rei Abdullah (KAUST, per les sigles en anglès), acaba de publicar un nou full de ruta sobre tecnologies memristives a la revista Science. Aquest treball, dissenyat i dirigit pel professor Lanza, ha comptat amb la col·laboració amb les empreses IBM i TSMC (líders al sector dels semiconductors), a més d’altres acadèmics prominents en aquest camp. El text descriu el passat, el present i el futur dels memristors des d’un punt de vista estructural, discutint les prestacions dels dispositius depenent dels tipus de materials utilitzats. A més, els autors discuteixen les aplicacions que els memristors tenen i tindran, així com la seva importància per a la nostra societat.

Aquest treball s’emmarca dins una iniciativa especial desenvolupada per la revista Science per commemorar el 75è aniversari de la invenció del transistor. Aquest és el dispositiu en el qual es basen la majoria de productes electrònics que utilitzem al nostre dia a dia, com ara telèfons, ordinadors, electrodomèstics, vehicles i equips mèdics (entre molts altres). El seu principal atractiu és que permet alterar la seva resistivitat a diferents nivells per emular estats lògics, cosa que és útil per emmagatzemar i processar informació. El problema és que aquests estats són volàtils, és a dir, els transistors requereixen energia tant per mantenir els estats com commutar entre ells. En contraposició, els memristors permeten generar múltiples estats resistius no volàtils, és a dir, duradors en el temps sense necessitar aplicar tensió o consumir energia (només consumeixen energia durant les transicions entre estats). A aquest revolucionari concepte s’hi afegeix l’avantatge de la seva simple estructura, cosa que permet fer configuracions tridimensionals per augmentar la capacitat d’emmagatzematge i processament d’informació. És per això que la revista Science destaca els memristors com una eina molt útil per complementar el transistor en la fabricació de circuits integrats avançats. De fet, les memòries memristives ja són una realitat, i circuits purament memristius ja s’estan utilitzant per a la implementació de xarxes neuronals artificials, sistemes d’encriptació de baix consum i commutadors d’alta freqüència (5G i 6G).

El fet que les empreses capdavanteres en disseny i fabricació de microxips (IBM i TSMC) hagin participat en aquest estudi exalça la importància que el memristor té i tindrà per pal·liar l’escassetat de microxips. Segons el professor Lanza “Tot i que Espanya no compta amb cap empresa líder en la fabricació de microxips, els centres de recerca i universitats espanyoles podrien tenir un paper important en el desenvolupament de memristors per a circuits integrats avançats, ja que una gran part del coneixement sobre aquest dispositiu ha estat desenvolupat per investigadors espanyols. Esperem que noves empreses en el camp de les tecnologies memristives sorgeixin gràcies a l’ambiciós pla de més d’11.000 milions d’euros recentment anunciat pel govern” [1].

[1] Agencia EFE, 4 de Abril de 2022, Madrid. https://www.elmundo.es/economia/2022/04/04/624aa89121efa0011f8bea8a.html

El professor català Mario Lanza és portada de la revista Advanced Materials gràcies al desenvolupament d’un sistema d’encriptació avançat amb materials bidimensionals

Posted on by
  • La investigació obre un nou horitzó en el camp dels sistemes d’encriptació avançats, necessaris en aplicacions de la vida diària, com l’enviament de missatges, la generació de contrasenyes, o la codificació de bases de dades.
  • Actualment a la King Abdullah University of Science and Technology d’Aràbia Saudita, l’equip que lidera l’Alumni de l’EUSS és un dels més prestigiosos del món en el camp dels circuits electrònics fets amb materials bidimensionals.

El professor català Mario Lanza ha desenvolupat un sistema d’encriptació de dades electròniques mitjançant materials bidimensionals. Els resultats d’aquesta investigació són el tema de portada de l’últim número de la revista Advanced Materials, una de les més prestigioses del món científic.

Lanza i el seu equip recullen en un ampli article titulat Advanced Data Encryption using 2D Materials la investigació revolucionària que duen a terme a la King Abdullah University of Science and Technology (Aràbia Saudita). El seu treball en el camp de la nanoelectrònica amb materials bidimensionals ha donat com a resultat la creació d’un sistema d’encriptació avançat.

El grup de recerca ha desenvolupat un circuit de generació de codis numèrics aleatoris, similars als que utilitzem per fer pagaments online, però que consumeixen una menor potència. Això és possible gràcies a l’ús d’un material bidimensional anomenat nitrur de bor hexagonal. En la fabricació, només s’han fet servir processos 100% compatibles amb la indústria (com deposició química de vapor i transferència humida), cosa que fa que es tracti d’un sistema molt atractiu per al sector dels semiconductors.

Els resultats obtinguts obren un nou horitzó en el desenvolupament de sistemes d’encriptació avançats, necessaris en aplicacions de la vida diària, com l’enviament de missatges, la generació de contrasenyes, o la codificació de bases de dades, entre d’altres.

El treball de Lanza és també una contribució molt important per a la implementació de materials bidimensionals en circuits microelectrònics, un dels principals objectius dels programes de finançament de la Unió Europea. El fet que els circuits es fabriquin amb materials bidimensionals els fa molt atractius per als dispositius lleugers i flexibles, i la internet-of-everything (IoE), doncs són altament flexibles, transparents, i consumeixen poca potència.

Mario Lanza és un investigador català, graduat a l’Escola Universitària Salesiana de Sarrià (EUSS), que va decidir marxar a l’estranger a desenvolupar la seva carrera científica, i ha treballat a algunes de les millors universitats del món, com la Stanford University (Estats Units), la University of Manchester (Regne Unit) o la Peking University (Xina). Acaba de fitxar per la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST, Arabia Saudí), atret per la inversió de recursos que els països d’Orient Mitjà estan destinant a la investigació per tal de diversificar la seva economia i fer-la menys dependent del petroli.

El responsable dels Alumni EUSS, Joan Yebras, es congratula pels progressos d’un dels graduats més brillants de l’escola universitària. «La seva activitat és meteòrica des de totes les perspectives: l’acadèmica, creant coneixement en el seu àmbit a les universitats més prestigioses del món; la productiva, publicant articles destacats molt sovint a les revistes de major impacte dins del seu àmbit; la interdisciplinar, liderant equips de recerca cap a l’èxit, fins i tot en temps de pandèmia; i en la visió de les temàtiques a investigar, resolent problemes reals i permetent que, amb un mínim desenvolupament tecnològic, les seves troballes es puguin implementar a la vida real».

L’article aparegut a Advanced Materials s’afegeix a la llarga llista de publicacions de l’equip que lidera Mario Lanza, cosa que el situa com un dels científics més influents en el món en el camp dels circuits electrònics fets amb materials bidimensionals.

Enllaç a la publicació: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100185

L’alumni Mario Lanza parla dels darrers descobriments de la nano-tecnologia

Posted on by

El programa La República Santboiana de Ràdio Sant Boi, ha entrevistat a l’Alumni Mario Lanza, expert en Nano-Tecnologia i portada del darrer número de la revista Nature Electronics gràcies a una investigació revolucionària sobre xarxes neuronals artificials.

Recupera l’entrevista a:
https://go.ivoox.com/rf/60241691

El professor català Mario Lanza és portada de la revista Nature Electronics gràcies a una investigació revolucionària sobre xarxes neuronals artificials

Posted on by
  • El grup de recerca que lidera a la Soochow University (Xina) és pioner al món en el desenvolupament d’aplicacions pràctiques en intel·ligència artificial a partir de materials bidimensionals.
  • Lanza és un membre molt actiu dels Alumni EUSS, que ofereixen acompanyament i suport a l’alumnat actual de l’escola universitària.

L’article “Artificial neural networks in 2D”, del grup de recerca que lidera l’investigador català Mario Lanza, és el tema de portada del número d’octubre de la revista Nature Electronics, una de les més prestigioses del món de la ciència.

El text recull la investigació revolucionària que Lanza i el seu equip duen a terme a la Soochow University (Xina) en el camp de la nanoelectrònica amb materials bidimensionals, que ha donat com a resultat la creació d’una xarxa neuronal artificial per a reconeixement d’imatges.

El grup de recerca ha desenvolupat circuits de memòries bidimensionals robustes o memristors d’alta densitat utilitzant un material anomenat nitrur de bor hexagonal. En la fabricació només s’han fet servir processos 100% compatibles amb la indústria (com deposició química de vapor i transferència humida), cosa que ha permès produir (en paral·lel) oblies senceres plenes de matrius memristors.

Aquests dispositius mostren unes prestacions úniques, que inclouen l’energia de commutació més baixa mai registrada (8.8 zJ) i una transició analògica entre més de vint-i-cinc estats. Un dels èxits més importants de la investigació és la gran reproductibilitat dels resultats, ja que per primera vegada des del descobriment dels materials bidimensionals, s’ha assolit un rendiment superior al 98% i una variabilitat molt baixa (fins a 1,53%).

Totes aquestes propietats han fet possible l’ús dels circuits bidimensionals per emular una xarxa neuronal artificial per a la classificació d’imatges, amb una exactitud del 98,02%.

Els resultats assolits representen un gran avenç en el camp de la nanoelectrònica i la intel·ligència artificial, motiu pel qual han cridat l’atenció de la comunitat científica, d’una revista tan prestigiosa com Nature Electronics, i fins i tot una empresa líder en el sector ha mostrat interès a introduir aquests dispositius a les seves línies de producció.

El grup que lidera Mario Lanza a la Xina és pioner a investigar les propietats dels materials bidimensionals dielèctrics, aïllants de l’electricitat, i a desenvolupar-ne aplicacions pràctiques dins el camp de les memòries electròniques i la intel·ligència artificial.

Aquest és el tercer article que el professor Lanza, graduat en Enginyeria electrònica a l’Escola Universitària Salesiana de Sarrià (EUSS), publica a Nature Electronics en els darrers tres anys, una fita mai aconseguida per cap altre investigador europeu i que el situa en l’elit mundial en el camp de la nanoelectrònica i els materials bidimensionals.

Com a membre destacat dels Alumni EUSS, Mario Lanza col·labora activament amb l’escola universitària i fa honor al seu lema “Praeit ac Tueur”, que es podria traduir com “protegeix i acompanya”, referint-se a la tasca protectora i exemplaritzant que els antics alumnes ofereixen a l’alumnat actual.

Llegeix a l’article: https://www.nature.com/articles/s41928-020-00473-w