Energiatehokas tekoälysiru

02.11.2023

Munchen-TU-tekoalyvalmis-arkkitehtuuri-FeFET-400-t.jpgMünchenin teknisen yliopiston (TUM) professori Hussam Amrouch on kehittänyt tekoälyä tukevan arkkitehtuurin, joka on kaksi kertaa tehokkaampi kuin vastaavat sisäiseen muistiin tukeutuvat laskentamenetelmät.

Professori Amrouch soveltaa uutta laskennallista paradigmaa käyttämällä erityisiä ferrosähköisiä kenttävaikutustransistoreita (FeFET).

Muutaman vuoden sisällä tämä voi osoittautua hyödylliseksi generatiiviselle tekoälylle, syväoppimisalgoritmeille ja robottisovelluksille.

Perusidea on yksinkertainen: toisin kuin aiemmissa siruissa, joissa transistoreilla tehtiin vain laskelmia, ne ovat nyt myös datan tallennuspaikka. Tämä In-Memory laskentatapa säästää aikaa ja energiaa ja siten sirujen suorituskyky paranee.

Transistorit, joilla professori tekee laskelmia ja tallentaa dataa, ovat kooltaan 28 nanometriä ja niitä on miljoonia kussakin uudessa tekoälysirussa.

Tulevaisuuden sirujen tulee olla nopeampia ja tehokkaampia kuin aikaisemmat. Tämä on olennaista, jos niillä aiotaan tukea sellaisiasovelluksia, kuten reaaliaikaisia laskelmia, jollaista drone esimerkiksi tarvitsee lennossa. "Tällaiset tehtävät ovat tietokoneelle erittäin monimutkaisia ja energiannälkäisiä", professori selvittää yliopistonsa tiedotteessa.

Uusia avainvaatimuksia näille sirulle esitetään matemaattisesti parametrilla TOPS/W: (tera-operations per second per watt).

Uusi AI-siru, joka on kehitetty yhteistyössä Boschin ja Fraunhofer IMPS:n kanssa ja jota tuotantoprosessissa tukee yhdysvaltalainen GlobalFoundries, voi tuottaa 885 TOPS/W. Tämä tekee siitä kaksi kertaa tehokkaamman kuin vastaavat AI-sirut, mukaan lukien Samsungin MRAM-siru. Nykyään yleisesti käytetyt CMOS-sirut toimivat välillä 10–20 TOPS/W.

Ferrosähköisien FeFET:en erityisiä lisäominaisuuksia ovat napojen vaihto, kun jännite on kytketty ja ne voivat tallentaa informaatiota myös silloin, kun niiltä on katkaistu käyttöteho. Lisäksi ne takaavat datan samanaikaisen tallennuksen ja käsittelyn transistoreissa.

Professori Amrouch uskoo, että menee kolmesta viiteen vuotta, ennen kuin ensimmäiset tosielämän sovelluksiin sopivat muistisirut tulevat saataville. Yksi syy tähän on muun muassa teollisuuden turvallisuusvaatimuksissa. Ennen kuin tällaista teknologiaa voidaan käyttää esimerkiksi autoteollisuudessa, ei riitä, että se toimii luotettavasti. Sen on myös täytettävä alan erityiskriteerit.

Aiheesta aiemmin:

Ferrosähköinen transistori muistaa ja laskee

RAM:ina ja ROM:ina toimivia sirukomponentteja

Uusi konsepti haihtumattomalle muistille
30.11.2023Josephson-liitosten käyttö supravirran ohjaamiseen
29.11.2023Mikrotekniikkaa ja molekyylikemiaa aurinkokennoille
28.11.2023Materiaalien kehittelyä koneoppisella
27.11.2023Kaksiulotteisia magneetteja tietotekniikalle
25.11.2023Uusi jäähdytysmekanismi jääkaapeille ja jäähdytyslaitteille
24.11.2023Vangita elektroneja 3D-kiteeseen
23.11.2023Pikofotoniikan synty: Kohti aikakidemateriaaleja
22.11.2023Veden ja ilman välinen akustinen viestintä
21.11.2023Uusia kubittiratkaisuja
20.11.2023Erittäin nopeat laserit erittäin pienillä siruilla

Siirry arkistoon »