Onderzoekers en TSMC bouwen chipgeheugen dat honderden keren minder stroom vraagt

In dit artikel:

Onderzoekers van de Universiteit van Texas hebben samen met chipfabrikant TSMC een energiezuinige geheugenchip ontwikkeld voor kunstmatige intelligentie. De chip gebruikt magnetisch geheugen, SOT-MRAM, waarbij informatie wordt opgeslagen in de richting van piepkleine magneten. Die informatie blijft bewaard wanneer de stroom wordt uitgeschakeld.

De techniek moet vooral het energieverlies beperken dat ontstaat doordat gegevens steeds tussen geheugen en processor worden verplaatst. In de nieuwe chip kunnen berekeningen rechtstreeks in het geheugengrid worden uitgevoerd. Daardoor hoeven gegevens niet telkens naar een aparte processor en terug. De onderzoekers testten de chip voor onder meer het uitvoeren en trainen van neurale netwerken en het doorrekenen van kansmodellen.

Een schrijfactie duurt ongeveer twee nanoseconden en verbruikt twee picojoule, oftewel circa twee biljoenste van een joule. Volgens de onderzoekers zijn andere geheugentypes vijf tot honderden keren trager en verbruiken ze honderden picojoule of meer. Magnetisch geheugen heeft bovendien geen last van slijtage door stroom die rechtstreeks door de magneten loopt; in deze variant geeft een metalen strook ernaast de magneten een duwtje.

Een belangrijk obstakel is dat elke geheugencel slechts twee toestanden kent, terwijl AI-modellen doorgaans met tussenwaarden werken. De onderzoekers zeggen dat hun ontwerp die beperking kan opvangen zonder veel nauwkeurigheid te verliezen. Ze richten zich daarom op apparaten aan de rand van het netwerk, zoals sensoren, camera’s en robots. Zo kan bijvoorbeeld een robothand lokaal op warmte reageren, zonder eerst verbinding te maken met een datacenter. De chips zijn bovendien op volledige wafers in een echte fabriek gemaakt, wat erop wijst dat productie met bestaande lijnen mogelijk is.