Компания Samsung Electronics объявила о демонстрации первых в мире вычислений в оперативной памяти на основе MRAM (магниторезистивной памяти с произвольным доступом). Статья об этом нововведении была опубликована в сети Nature 12 января (GMT) и должна быть опубликована в ближайшем печатном издании Nature . Документ под названием «Массив магниторезистивных устройств памяти для вычислений в памяти» демонстрирует лидерство Samsung в технологии памяти и ее усилия по объединению памяти и системных полупроводников для чипов искусственного интеллекта (ИИ) следующего поколения.
Исследование проводилось Институтом передовых технологий Samsung (SAIT) в тесном сотрудничестве с Samsung Electronics Foundry Business and Semiconductor R&D Center. Первый автор статьи, доктор Сынчул Юнг, научный сотрудник SAIT, и соавторы, доктор Донхи Хэм, научный сотрудник SAIT и профессор Гарвардского университета, и доктор Сан Джун Ким, вице-президент по технологиям SAIT, возглавил исследования.
В стандартной компьютерной архитектуре данные хранятся в микросхемах памяти, а вычисления данных выполняются в отдельных микросхемах процессора.
Напротив, вычисления в памяти — это новая парадигма вычислений, которая стремится выполнять как хранение данных, так и вычисления данных в сети памяти. Поскольку эта схема может обрабатывать большой объем данных, хранящихся в самой сети памяти, без необходимости перемещения данных, а также поскольку обработка данных в сети памяти выполняется высокопараллельным образом, энергопотребление существенно снижается. Таким образом, вычисления в памяти стали одной из многообещающих технологий для реализации маломощных полупроводниковых микросхем следующего поколения с искусственным интеллектом.
По этой причине во всем мире интенсивно проводятся исследования в области вычислений в оперативной памяти. Энергонезависимая память, в частности RRAM (резистивная оперативная память) и PRAM (оперативная память с фазовым переходом), активно использовались для демонстрации вычислений в памяти. Напротив, до сих пор было трудно использовать MRAM — еще один тип энергонезависимой памяти — для вычислений в памяти, несмотря на такие достоинства MRAM, как скорость работы, долговечность и крупномасштабное производство. Эта трудность связана с низким сопротивлением MRAM, из-за которого MRAM не может использовать преимущество снижения энергопотребления при использовании в стандартной архитектуре вычислений в памяти.
Исследователи Samsung Electronics предложили решение этой проблемы с помощью архитектурной инновации. Конкретно, им удалось разработать микросхему массива MRAM, которая демонстрирует вычисления в памяти, заменив стандартную архитектуру вычислений в памяти с «текущей суммой» на новую архитектуру вычислений в памяти с «суммой сопротивлений», которая решает проблему. малых сопротивлений отдельных устройств MRAM.
Матрица перекладин MRAM
Исследовательская группа Samsung впоследствии проверила производительность этого вычислительного чипа MRAM в памяти, запустив его для выполнения вычислений с искусственным интеллектом. Чип достиг точности 98% в классификации рукописных цифр и 93% точности в обнаружении лиц из сцен.
Исследователи также предположили, что новый чип MRAM можно использовать не только для вычислений в памяти, но и в качестве платформы для загрузки биологических нейронных сетей. Это соответствует концепции нейроморфной электроники, которую исследователи Samsung недавно выдвинули в перспективной статье, опубликованной в сентябрьском номере журнала Nature Electronics за 2021 год.
«Вычисления в памяти имеют сходство с мозгом в том смысле, что в мозге вычисления также происходят в сети биологических воспоминаний или синапсов, точек, где нейроны соприкасаются друг с другом», — сказал доктор Сынчул Юнг, первый автор исследования. «На самом деле, хотя вычисления, выполняемые нашей сетью MRAM, в настоящее время имеют другую цель, чем вычисления, выполняемые мозгом, такая сеть твердотельной памяти может в будущем использоваться в качестве платформы для имитации мозга путем моделирования синапсов мозга».
Дополнительная информация: Seungchul Jung et al. Массив магниторезистивных запоминающих устройств для вычислений в памяти, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-021-04196-6
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Опубликуйте материал о вашем проекте, стратапе или технологии
hello@technovery.com