Новый мемтранзистор способен уменьшить энергозатраты ИИ-чипов
Процессоры049 минут назад
Учёные Корейского института передовых технологий KAIST разработали программируемый полупроводниковый элемент, который может аппаратно адаптировать скорость отклика в зависимости от темпа поступающих данных. Эта технология может стать основой для более энергоэффективных ИИ-чипов, используемых в роботах, беспилотных автомобилях, носимой электронике и других устройствах, занимающихся обработкой информации в реальном времени.
Новый элемент получил название PDM (Programmable Dynamic Memtransistor) — программируемый динамический мемтранзистор. Он объединяет функции транзистора и памяти: выполняет вычисления и одновременно сохраняет определённые характеристики без постоянного энергоснабжения.
Основное отличие PDM от традиционных полупроводников состоит в возможности программирования скорости его отклика на входной сигнал. У обычных компонентов характеристики фиксированы после производства, в то время как PDM можно настроить под работу с быстро или медленно изменяющимися данными.
Это особенно важно для систем, взаимодействующих с информацией из реального мира. К примеру, датчики робота могут одновременно фиксировать резкие движения, продолжающиеся доли секунды, и медленное изменение положения объекта. Обычным системам приходится компенсировать такую разницу с помощью программных методов, что увеличивает вычислительную нагрузку и потребление энергии.
В PDM эту задачу частично перенесли на аппаратный уровень. В структуре транзистора используются два функциональных слоя: один отвечает за накопление и обработку электрического заряда, а другой захватывает электроны и определяет, как быстро устройство возвращается в исходное состояние после получения сигнала.
Изменяя характеристики слоя захвата электронов, исследователи смогли регулировать время восстановления тока примерно в пять раз. При этом рабочая частота элемента была изменена более чем в десять раз.
Настройки PDM сохраняются без постоянного энергоснабжения. После программирования мемтранзистор продолжает функционировать с заданной скоростью реакции, что позволяет выполнять часть адаптации к характеру данных без участия программного обеспечения.
Во время испытаний PDM использовали для обработки временных рядов, содержащих как быстрые, так и медленные изменения. В отдельных тестах ошибка прогнозирования оказалась в 40 раз ниже, чем у традиционного полупроводникового элемента с фиксированной скоростью отклика.
Учёные также создали массив из нескольких PDM, настроенных на разные временные характеристики. Это позволило системе параллельно анализировать сигналы, меняющиеся с различной скоростью, и извлекать информацию сразу в нескольких временных масштабах.
По данным KAIST, экспериментальный массив по точности приблизился к традиционным системам, выполняющим аналогичный анализ программными методами, но с существенно меньшим энергопотреблением. Однако точные показатели расхода энергии в представленном описании работы не указаны.
Работа технологии была проверена на данных рукописного ввода и движении объектов с различной скоростью. PDM способен изменять свои характеристики в зависимости от динамики входного сигнала.
Разработка была осуществлена командой KAIST при участии исследователей Semiconductor R&D Center компании Samsung Electronics. Авторы отмечают, что PDM совместим с материалами, уже используемыми в современной полупроводниковой промышленности, что потенциально может облегчить его дальнейшее внедрение в производство.
DexterИсточники:Interesting EngeneeringПроцессоры049 минут назад
Источник