Les recherches de Samsung Electronics sur la fabrication de semi-conducteurs d’IA de nouvelle génération avec la technologie MRAM publiées dans « Nature »
SÉOUL, Corée du Sud, 12 janvier 2022–(FIL COMMERCIAL)–Samsung Electronics Co., Ltd., un leader mondial de la technologie avancée des semi-conducteurs, a annoncé aujourd’hui sa démonstration de la première informatique en mémoire au monde basée sur la MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory). L’article sur cette innovation a été publié en ligne par La nature le 12 janvier (GMT), et devrait être publié dans la prochaine édition imprimée de La nature. Intitulé « Un réseau à barres transversales de dispositifs de mémoire magnétorésistifs pour l’informatique en mémoire1, cet article présente le leadership de Samsung en matière de technologie de mémoire et ses efforts pour fusionner la mémoire et les semi-conducteurs système pour les puces d’intelligence artificielle (IA) de nouvelle génération.
La recherche a été menée par Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) en étroite collaboration avec Samsung Electronics Foundry Business et Semiconductor R&D Center. Le premier auteur de l’article, le Dr Seungchul Jung, chercheur au SAIT, et les auteurs co-correspondants, le Dr Donhee Ham, membre du SAIT et professeur à l’Université de Harvard, et le Dr Sang Joon Kim, vice-président de la technologie au SAIT , a dirigé la recherche.
Dans l’architecture informatique standard, les données sont stockées dans des puces de mémoire et le calcul des données est exécuté dans des puces de processeur séparées.
En revanche, l’informatique en mémoire est un nouveau paradigme informatique qui cherche à effectuer à la fois le stockage et le calcul des données dans un réseau mémoire. Étant donné que ce schéma peut traiter une grande quantité de données stockées dans le réseau mémoire lui-même sans avoir à déplacer les données, et également parce que le traitement des données dans le réseau mémoire est exécuté de manière hautement parallèle, la consommation d’énergie est considérablement réduite. L’informatique en mémoire est ainsi devenue l’une des technologies prometteuses pour réaliser des puces semi-conductrices d’IA basse consommation de nouvelle génération.
Pour cette raison, la recherche sur l’informatique en mémoire a été intensément poursuivie dans le monde entier. Les mémoires non volatiles, en particulier RRAM (Resistive Random Access Memory) et PRAM (Phase-change Random Access Memory), ont été activement utilisées pour démontrer l’informatique en mémoire. En revanche, il a été difficile jusqu’à présent d’utiliser la MRAM ─ un autre type de mémoire non volatile pour le calcul en mémoire malgré les mérites de la MRAM tels que la vitesse de fonctionnement, l’endurance et la production à grande échelle. Cette difficulté provient de la faible résistance de la MRAM, en raison de laquelle la MRAM ne peut pas profiter de l’avantage de la réduction de puissance lorsqu’elle est utilisée dans l’architecture informatique standard en mémoire.
Les chercheurs de Samsung Electronics ont apporté une solution à ce problème par une innovation architecturale. Concrètement, ils ont réussi à développer une puce de matrice MRAM qui démontre l’informatique en mémoire, en remplaçant l’architecture informatique standard en mémoire « à somme de courant » par une nouvelle architecture informatique en mémoire « à somme de résistance », qui résout le problème de petites résistances de dispositifs MRAM individuels.
L’équipe de recherche de Samsung a ensuite testé les performances de cette puce informatique en mémoire MRAM en l’exécutant pour effectuer des calculs d’IA. La puce a atteint une précision de 98% dans la classification des chiffres écrits à la main et une précision de 93% dans la détection des visages des scènes.
En introduisant la MRAM ─ la mémoire qui a déjà atteint une production à l’échelle commerciale intégrée dans la fabrication des semi-conducteurs du système dans le domaine de l’informatique en mémoire, ce travail repousse les frontières des technologies de puces d’IA basse consommation de nouvelle génération.
Les chercheurs ont également suggéré que non seulement cette nouvelle puce MRAM peut être utilisée pour l’informatique en mémoire, mais qu’elle peut également servir de plate-forme pour télécharger des réseaux neuronaux biologiques. C’est dans la lignée de la vision de l’électronique neuromorphique que les chercheurs de Samsung ont récemment avancée dans un article de perspective publié dans le numéro de septembre 2021 de la revue. Nature Électronique.
« L’informatique en mémoire présente des similitudes avec le cerveau en ce sens que dans le cerveau, l’informatique se produit également au sein du réseau de mémoires biologiques, ou synapses, les points où les neurones se touchent », a déclaré le Dr Seungchul Jung, le premier auteur de le papier. « En fait, alors que le calcul effectué par notre réseau MRAM a pour l’instant un objectif différent de celui effectué par le cerveau, un tel réseau de mémoire à semi-conducteurs pourrait à l’avenir être utilisé comme plate-forme pour imiter le cerveau en modélisant la synapse du cerveau. connectivité. »
Comme souligné dans ce travail, en s’appuyant sur sa technologie de mémoire de pointe et en la fusionnant avec la technologie des semi-conducteurs système, Samsung prévoit de continuer à étendre son leadership dans l’informatique de nouvelle génération et les semi-conducteurs d’IA.
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1 https://www.nature.com/articles/s41586-021-04196-6
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