La investigación de Samsung Electronics sobre la fabricación de semiconductores de IA de próxima generación con tecnología MRAM se publica en «Nature»
Samsung Electronics, líder mundial en tecnología avanzada de semiconductores, anunció hoy su demostración de la primera computación en memoria del mundo basada en memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio (MRAM). El artículo sobre esta innovación fue publicado en línea por La naturaleza el 12 de enero (GMT), y se espera que se publique en la próxima edición impresa de La naturaleza. Titulado «A Crossbar Array of Magnetoresistive Memory Devices for In-Memory Computing», este artículo muestra el liderazgo de Samsung en tecnología de memoria y sus esfuerzos para fusionar memoria y semiconductores de sistema para chips de inteligencia artificial (IA) de próxima generación.
La investigación fue realizada por Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) en estrecha colaboración con Samsung Electronics Foundry Business y Semiconductor R&D Center. El primer autor del artículo, el Dr. Seungchul Jung, investigador de SAIT, y los coautores correspondientes, el Dr. Donhee Ham, miembro de SAIT y profesor de la Universidad de Harvard y el Dr. Sang Joon Kim, vicepresidente de tecnología de SAIT. , dirigió la investigación.
En la arquitectura de computadora estándar, los datos se almacenan en chips de memoria y el procesamiento de datos se realiza en chips de procesador separados.
Por el contrario, la computación en memoria es un nuevo paradigma informático que busca realizar tanto el almacenamiento como el cálculo de datos en una matriz de memoria. Dado que este esquema puede procesar una gran cantidad de datos almacenados en la matriz de memoria sin tener que mover los datos, y también debido a que el procesamiento de datos en la matriz de memoria se realiza de forma muy paralela, el consumo de energía se reduce significativamente. Por lo tanto, la computación en memoria se ha convertido en una de las tecnologías prometedoras para la realización de chips semiconductores de inteligencia artificial de bajo consumo de próxima generación.
Por esta razón, la investigación sobre computación en memoria se ha llevado a cabo intensamente en todo el mundo. Las memorias no volátiles, en particular la memoria resistiva de acceso aleatorio (RRAM) y la memoria de acceso aleatorio de cambio de fase (PRAM), se han utilizado activamente para demostrar la computación en memoria. Por el contrario, hasta ahora ha sido difícil usar MRAM, otro tipo de memoria no volátil, para la computación en memoria a pesar de los méritos de MRAM, como la velocidad operativa, la resistencia y la salida a gran escala. Esta dificultad se debe a la baja resistencia de la MRAM, por lo que la MRAM no puede obtener el beneficio de la reducción de energía cuando se usa en la arquitectura de computadora estándar en memoria.
(De izquierda a derecha) Dr. Donhee Ham, miembro de SAIT y profesor de la Universidad de Harvard, Dr. Seungchul Jung, investigador de SAIT y Dr. Sang Joon Kim, vicepresidente de tecnología de SAIT
Los investigadores de Samsung Electronics han resuelto este problema con una innovación arquitectónica. Concrètement, ils ont réussi à développer une puce de matrice MRAM qui démontre l’informatique en mémoire, en remplaçant l’architecture informatique en mémoire standard à «somme actuelle» par une nouvelle architecture informatique en mémoire à «somme de résistance», qui résout el problema. pequeñas resistencias de dispositivos MRAM individuales.
Luego, el equipo de investigación de Samsung probó el rendimiento de este chip de computadora MRAM en memoria ejecutándolo para realizar cálculos de IA. El chip logró una precisión del 98 % en la clasificación de dígitos escritos a mano y una precisión del 93 % en la detección de rostros en escenas.
Al llevar la MRAM, la memoria que ya ha alcanzado la producción a escala comercial integrada en la fabricación de semiconductores del sistema, al ámbito de la computación de memoria, este trabajo amplía las fronteras de las tecnologías de chips de IA de nueva generación y bajo consumo.
Los investigadores también sugirieron que este nuevo chip MRAM no solo puede usarse para computación en memoria, sino que también puede servir como plataforma para descargar redes neuronales biológicas. Esto está en línea con la visión de la electrónica neuromórfica que los investigadores de Samsung presentaron recientemente en un artículo de perspectiva publicado en la edición de septiembre de 2021 de la revista. Electrónica natural.
«La computación de memoria es como el cerebro en el cerebro, la computación también ocurre en la red de memoria biológica, o sinapsis, los puntos donde las neuronas se tocan», dijo el Dr. Seungchul Jung, el primer autor del artículo. «De hecho, si bien el cálculo realizado por nuestra matriz MRAM actualmente tiene un propósito diferente al realizado por el cerebro, dicha matriz de memoria de semiconductores podría usarse en el futuro como una plataforma para imitar el cerebro mediante el modelado de la conectividad de la sinapsis cerebral.
Como se destaca en este trabajo, al aprovechar su tecnología de memoria de vanguardia y fusionarla con la tecnología de semiconductores de sistemas, Samsung planea continuar expandiendo su liderazgo en computación y semiconductores de próxima generación.