【導(dǎo)讀】業(yè)界開始重新審視十年前開發(fā)的處理器架構(gòu)，看好速度較GPU更快1萬倍的所謂「內(nèi)存式運(yùn)算」(In-Memory Computing；IMC)，將有助于新一代AI加速器發(fā)展。
新創(chuàng)公司、企業(yè)巨擘和學(xué)術(shù)界開始重新審視十年前開發(fā)的處理器架構(gòu)，看好它或許剛好就是機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning)的理想選擇。他們認(rèn)為，「內(nèi)存式運(yùn)算」(In-Memory Computing；IMC)架構(gòu)可望推動(dòng)新型的人工智能(AI)加速器進(jìn)展，使其速度較現(xiàn)行的GPU更快1萬倍。
這些處理器承諾可在CMOS微縮速度放緩之際擴(kuò)展芯片性能，而要求密集乘法累積數(shù)組的深度學(xué)習(xí)算法也正逐漸獲得動(dòng)能。這些芯片雖然距離商用化上市還有一年多的時(shí)間，但也可能成為推動(dòng)新興非揮發(fā)性內(nèi)存成長的引擎。
例如，新創(chuàng)公司Mythic瞄準(zhǔn)在閃存(flash)數(shù)組內(nèi)部進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算任務(wù)，致力于從模擬領(lǐng)域降低功耗。該公司的目標(biāo)是在2019年底量產(chǎn)芯片，成為率先推出這一類新芯片的公司之一。
美國圣母大學(xué)(Notre Dame)電子工程系系主任Suman Datta說：「在我們學(xué)術(shù)界大多數(shù)的人認(rèn)為，新興內(nèi)存將成為實(shí)現(xiàn)內(nèi)存處理器(processor-in-memory；PIM)的技術(shù)之一。采用新的非揮發(fā)性內(nèi)存將意味著創(chuàng)造新的使用模式，而內(nèi)存式運(yùn)算架構(gòu)將是關(guān)鍵之一。」
Datta指出，在1990年代，有幾位學(xué)者試圖打造這樣的處理器。諸如EXECUBE、IRAM和FlexRAM之類的設(shè)計(jì)都「失敗了，而今，隨著相變內(nèi)存(PCM)、電阻式RAM (RRAM)和STT MRAM等新興內(nèi)存出現(xiàn)，以及業(yè)界對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)硬件加速器的興趣濃厚，開始振興這個(gè)領(lǐng)域的研究。不過，據(jù)我所知，大部份的展示都還是在組件或組件數(shù)組層級(jí)進(jìn)行，而不是一個(gè)完整的加速器。」
其中一家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來自IBM于2016年首次披露的「電阻處理器」(Resistive Processing Unit；RPU)。這是一款4,096 x 4,096交叉數(shù)組的模擬組件。
IBM研究員Vijay Narayanan認(rèn)為，「其挑戰(zhàn)在于找出正確的模擬內(nèi)存元素是什么——我們正在評(píng)估相變、RRAM和鐵電?！筕ijay Narayanan同時(shí)也是一位材料科學(xué)家，他主要的研究領(lǐng)域是在高K金屬閘極。
在2015年，美國史丹佛大學(xué)(Stanford University)也曾經(jīng)發(fā)布在這一領(lǐng)域的研究。中國和韓國的研究人員也在追求這一理念。
為了實(shí)現(xiàn)成功，研究人員需要找到兼容于CMOS晶圓廠的內(nèi)存組件所需材料。此外，Narayanan說，「真正的挑戰(zhàn)」就在于必須在施加電壓時(shí)展現(xiàn)對(duì)稱的電導(dǎo)或電阻。
IBM Research的材料科學(xué)家Vijay Narayanan表示，大多數(shù)用于AI的內(nèi)存處理器仍處于研究階段，距離可上市的時(shí)間約三至五年 （來源：IBM）
關(guān)于未來電晶體的幾點(diǎn)思考
IBM至今已經(jīng)制造出一些離散式組件和數(shù)組，但并不是一款具有4Kx4K數(shù)組的完整測(cè)試芯片，也尚未采用目前所認(rèn)為的理想材料。Narayanan表示，IBM的Geoff Burr在500 x 661數(shù)組上采用相變材料進(jìn)行深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)訓(xùn)練，而其結(jié)果顯示「合理的精確度和加速度」。
「我們正穩(wěn)步前進(jìn)，但了解還必須改善現(xiàn)有的材料，而且也在評(píng)估新材料?！?/div>
IBM希望使用模擬組件，以便能夠定義多個(gè)電導(dǎo)狀態(tài)，從而較數(shù)字組件更有助于為低功耗操作開啟大門。該公司還看好大型數(shù)組可望成為平行執(zhí)行多項(xiàng)AI操作的大好機(jī)會(huì)。
Narayanan樂觀地認(rèn)為，IBM可以利用其于高k金屬閘極方面累積的多年經(jīng)驗(yàn)，找到調(diào)整AI加速器電阻的材料。他花了十幾年的時(shí)間，才將IBM在該領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)從研究轉(zhuǎn)向商業(yè)產(chǎn)品，并與格芯(Globalfoundries)和三星(Samsung)等業(yè)界伙伴合作。
展望未來，IBM將致力于開發(fā)閘極全環(huán)(GAA)晶體管，將奈米片用于7nm節(jié)點(diǎn)以外的應(yīng)用。他認(rèn)為這一類的設(shè)計(jì)并不存在根本的障礙，而只是實(shí)施的問題。
除了奈米片之外，研究人員正在探索負(fù)電容場(chǎng)效晶體管(FET)，這些FET可在電壓變化很小的情況下提供較大的電流變化。從研究人員發(fā)現(xiàn)這種摻雜氧化鉿是鐵電材料，而且可能兼容于CMOS后，過去這五年來，這種想法越來越受到關(guān)注。
但Narayanan也說，「目前還有很多反對(duì)者以及同時(shí)支持二者的人?！?/div>
「我們的研究顯示，負(fù)電容是一種短暫的效應(yīng)，」Notre Dame的Datta說，「因此，當(dāng)極化開關(guān)切換時(shí)，通道電荷得以暫時(shí)啟動(dòng)，而一旦瞬時(shí)穩(wěn)定后就不會(huì)再取得任何結(jié)果。」
美國加州大學(xué)柏克萊分校(UC Berkeley)的研究人員則「相信這是一種重要的『新狀態(tài)』。因此，故事仍在繼續(xù)發(fā)展中，可以說大部份的公司都在內(nèi)部進(jìn)行評(píng)估中?！?/div>
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
推薦閱讀：
特別推薦
- 安森美與舍弗勒強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，EliteSiC技術(shù)驅(qū)動(dòng)新一代PHEV平臺(tái)
- 安森美與英偉達(dá)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，800V直流方案賦能AI數(shù)據(jù)中心能效升級(jí)
- 貿(mào)澤電子自動(dòng)化資源中心上線：工程師必備技術(shù)寶庫
- 隔離變壓器全球競(jìng)爭(zhēng)圖譜：從安全隔離到能源革命的智能屏障
- 芯?？萍急R國建：用“芯片+AI+數(shù)據(jù)”重新定義健康管理
技術(shù)文章更多>>
- 華邦電子：用安全閃存筑牢萬物互聯(lián)的“底層安全防線”
- 手機(jī)里的“無線橋梁”：揭秘射頻芯片如何讓信號(hào)“飛”起來
- 汽車電氣故障的“隱形殺手”：電壓下降如何用福祿克萬用表精準(zhǔn)排查？
- 毫米級(jí)精準(zhǔn)的秘密：AGV無人叉車如何成為工業(yè)搬運(yùn)的“定位大師”
- 光與距離的協(xié)同：揭秘智能設(shè)備里的“感知雙雄”——照度傳感器與接近傳感器
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
in-cell
Intersil
IP監(jiān)控
iWatt
Keithley
Kemet
Knowles
Lattice
LCD
LCD模組
LCR測(cè)試儀
lc振蕩器
Lecroy
LED
LED保護(hù)元件
LED背光
LED調(diào)光
LED模擬調(diào)光
LED驅(qū)動(dòng)
LED驅(qū)動(dòng)IC
LED驅(qū)動(dòng)模塊
LED散熱
LED數(shù)碼管
LED數(shù)字調(diào)光
LED顯示
LED顯示屏
LED照明
LED照明設(shè)計(jì)
Lightning
Linear
- 網(wǎng)站服務(wù)
- 展會(huì)資訊
- 關(guān)于我們
- 聯(lián)系我們
- 隱私政策
- 版權(quán)聲明
- 投稿信箱
反饋意見：editor@eecnt.com
客服電話：0755-26727371
Copyright? www.freschetta.cn
深圳市中電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司版權(quán)所有
粵ICP備10202284號(hào)-1
未經(jīng)書面許可，不得轉(zhuǎn)載本網(wǎng)站內(nèi)容。
友情鏈接(QQ：317243736)
我愛方案網(wǎng) ICGOO元器件商城 創(chuàng)芯在線檢測(cè) 芯片查詢 天天IC網(wǎng) 電子產(chǎn)品世界 無線通信模塊 控制工程網(wǎng) 電子開發(fā)網(wǎng) 電子技術(shù)應(yīng)用 與非網(wǎng) 世紀(jì)電源網(wǎng) 21ic電子技術(shù)資料下載 電源網(wǎng) 電子發(fā)燒友網(wǎng) 中電網(wǎng) 中國工業(yè)電器網(wǎng) 連接器 礦山設(shè)備網(wǎng) 工博士 智慧農(nóng)業(yè) 工業(yè)路由器 天工網(wǎng) 乾坤芯 電子元器件采購網(wǎng) 亞馬遜KOL 聚合物鋰電池 工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備 企業(yè)查詢 工業(yè)路由器 元器件商城 連接器 USB中文網(wǎng) 今日招標(biāo)網(wǎng) 塑料機(jī)械網(wǎng) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 中國IT產(chǎn)經(jīng)新聞網(wǎng) 高低溫試驗(yàn)箱
?
關(guān)閉
?
關(guān)閉