Nghiên cứu của Samsung Electronics trong việc tạo ra chất bán dẫn AI thế hệ tiếp theo với công nghệ MRAM được công bố trên tạp chí 'Nature'
SEOUL, Hàn Quốc– (BUSINESS WIRE) –Samsung Electronics Co., Ltd., công ty hàng đầu thế giới về công nghệ bán dẫn tiên tiến, hôm nay đã công bố trình diễn máy tính trong bộ nhớ đầu tiên trên thế giới dựa trên MRAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính). Bài báo về sự đổi mới này đã được xuất bản trực tuyến bởi Thiên nhiên vào ngày 12 tháng XNUMX (GMT), và sẽ được xuất bản trong ấn bản in sắp tới của Thiên nhiên. Có tiêu đề 'Một dãy thanh ngang của các thiết bị bộ nhớ điện trở từ để tính toán trong bộ nhớ1, bài báo này giới thiệu vị trí dẫn đầu của Samsung trong công nghệ bộ nhớ và nỗ lực của Samsung trong việc hợp nhất bộ nhớ và chất bán dẫn hệ thống cho các chip trí tuệ nhân tạo (AI) thế hệ tiếp theo.
Nghiên cứu do Viện Công nghệ Tiên tiến Samsung (SAIT) phối hợp chặt chẽ với Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Bán dẫn và Kinh doanh Vật liệu Bán dẫn của Samsung Electronics Foundry. Tác giả đầu tiên của bài báo, Tiến sĩ Seungchul Jung, Cán bộ nghiên cứu tại SAIT, và đồng tác giả là Tiến sĩ Donhee Ham, Thành viên của SAIT và Giáo sư của Đại học Harvard, và Tiến sĩ Sang Joon Kim, Phó Chủ tịch Công nghệ tại SAIT , là mũi nhọn của nghiên cứu.
Trong kiến trúc máy tính tiêu chuẩn, dữ liệu được lưu trữ trong các chip nhớ và tính toán dữ liệu được thực hiện trong các chip xử lý riêng biệt.
Ngược lại, điện toán trong bộ nhớ là một mô hình tính toán mới nhằm tìm cách thực hiện cả việc lưu trữ dữ liệu và tính toán dữ liệu trong một mạng bộ nhớ. Vì lược đồ này có thể xử lý một lượng lớn dữ liệu được lưu trữ trong chính mạng bộ nhớ mà không cần phải di chuyển dữ liệu và cũng vì quá trình xử lý dữ liệu trong mạng bộ nhớ được thực hiện theo cách song song cao nên mức tiêu thụ điện năng được giảm đáng kể. Do đó, tính toán trong bộ nhớ đã nổi lên như một trong những công nghệ đầy hứa hẹn để hiện thực hóa các chip bán dẫn công suất thấp AI thế hệ tiếp theo.
Vì lý do này, nghiên cứu về tính toán trong bộ nhớ đã được theo đuổi ráo riết trên toàn thế giới. Bộ nhớ không thay đổi, đặc biệt là RRAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên điện trở) và PRAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên thay đổi pha), đã được sử dụng tích cực để trình diễn tính toán trong bộ nhớ. Ngược lại, cho đến nay rất khó sử dụng MRAM ─ một loại bộ nhớ không bay hơi khác ─ cho tính toán trong bộ nhớ mặc dù những ưu điểm của MRAM như tốc độ hoạt động, độ bền và sản xuất quy mô lớn. Khó khăn này xuất phát từ khả năng chống chịu của MRAM thấp, do đó MRAM không thể tận hưởng lợi thế giảm năng lượng khi được sử dụng trong kiến trúc điện toán trong bộ nhớ tiêu chuẩn.
Các nhà nghiên cứu của Samsung Electronics đã đưa ra giải pháp cho vấn đề này bằng một sáng tạo kiến trúc. Cụ thể, họ đã thành công trong việc phát triển một chip mảng MRAM thể hiện tính toán trong bộ nhớ, bằng cách thay thế kiến trúc điện toán trong bộ nhớ tiêu chuẩn, 'tổng hiện tại' bằng một kiến trúc điện toán trong bộ nhớ 'tổng kháng cự' mới, giải quyết vấn đề điện trở nhỏ của các thiết bị MRAM riêng lẻ.
Nhóm nghiên cứu của Samsung sau đó đã kiểm tra hiệu suất của chip điện toán trong bộ nhớ MRAM này bằng cách chạy nó để thực hiện tính toán AI. Con chip này đạt độ chính xác 98% khi phân loại các chữ số viết tay và độ chính xác 93% trong việc phát hiện khuôn mặt từ các cảnh.
Bằng cách đưa MRAM ─ bộ nhớ đã đạt đến quy mô sản xuất thương mại được nhúng trong quá trình chế tạo chất bán dẫn của hệ thống ─ vào lĩnh vực điện toán trong bộ nhớ, công việc này mở rộng biên giới của các công nghệ chip AI năng lượng thấp thế hệ tiếp theo.
Các nhà nghiên cứu cũng gợi ý rằng chip MRAM mới này không chỉ có thể được sử dụng cho tính toán trong bộ nhớ mà còn có thể đóng vai trò như một nền tảng để tải xuống các mạng nơ-ron sinh học. Đây là đường nét của tầm nhìn điện tử thần kinh mà các nhà nghiên cứu của Samsung gần đây đã đưa ra trong một bài báo phối cảnh được xuất bản trên tạp chí số tháng 2021 năm XNUMX Tự nhiên Điện tử.
Tiến sĩ Seungchul Jung, tác giả đầu tiên của giấy. “Trên thực tế, mặc dù máy tính được thực hiện bởi mạng MRAM của chúng tôi hiện tại có mục đích khác với máy tính do não thực hiện, nhưng mạng bộ nhớ trạng thái rắn như vậy trong tương lai có thể được sử dụng như một nền tảng để bắt chước bộ não bằng cách mô hình hóa khớp thần kinh của não. kết nối. ”
Như đã nhấn mạnh trong công trình này, bằng cách xây dựng dựa trên công nghệ bộ nhớ hàng đầu và hợp nhất nó với công nghệ bán dẫn hệ thống, Samsung có kế hoạch tiếp tục mở rộng vị trí dẫn đầu trong lĩnh vực máy tính thế hệ tiếp theo và chất bán dẫn AI.
Giới thiệu về Samsung Electronics Co., Ltd.
Samsung truyền cảm hứng cho thế giới và định hình tương lai bằng những ý tưởng và công nghệ biến đổi. Công ty đang định nghĩa lại thế giới của TV, điện thoại thông minh, thiết bị đeo được, máy tính bảng, thiết bị kỹ thuật số, hệ thống mạng và bộ nhớ, hệ thống LSI, xưởng đúc và các giải pháp LED. Để có tin tức mới nhất, vui lòng truy cập Samsung Newsroom tại tin tức.samsung.com.
1https://www.nature.com/articles/s41586-021-04196-6
Liên hệ
Lisa Warren-Plungy
Bán dẫn Samsung, Inc.
