Pesquisadores desenvolvem semicondutores ECRAM para hardware analógico a fim de aumentar o desempenho da IA

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Seyoung Kim da POSTECH (Pohang University of Science & Technology), juntamente com colegas da Korea University, demonstrou o potencial dos dispositivos de memória eletroquímica de acesso aleatório (ECRAM) para aprimorar o desempenho computacional da IA. Seu trabalho, publicado na Science Advances, pode abrir caminho para aplicações comerciais do mesmo.

Com o rápido avanço da tecnologia de IA, os pesquisadores estão buscando hardware analógico, que pode processar cálculos de IA em paralelo, ajustando a resistência dos semicondutores com base na tensão ou na corrente. No entanto, trabalhar com hardware analógico é muito mais desafiadordevido à variabilidade dos sinais analógicos, problemas de precisão e exatidão, complexidades de integração com sistemas digitais, dificuldades de escalabilidade, inconsistências de fabricação e maior consumo de energia. Esses fatores tornam os sistemas analógicos mais propensos a ruídos e erros, exigindo projeto e calibração avançados.

A equipe de pesquisa concentrou-se nos dispositivos ECRAM, que gerenciam a condutividade elétrica por meio do movimento de íons. Diferentemente da memória tradicional, a ECRAM usa uma estrutura de três terminais para caminhos separados de leitura e gravação, operando com baixo consumo de energia. A equipe fabricou dispositivos ECRAM em uma matriz de 64×64, muito maior do que o máximo anterior de matrizes de 10×10.

Seus experimentos mostraram que esses dispositivos têm excelentes características elétricas e de comutação, alto rendimento e uniformidade. Eles também aplicaram um novo algoritmo de aprendizado, o algoritmo Tiki-Taka, que maximizou a precisão da Rede neural de IA sem sobrecarregar as redes.

O professor Kim afirmou que as matrizes em larga escala de dispositivos ECRAM e os algoritmos de IA específicos para analógicos oferecem potencial para desempenho de IA e eficiência energética muito além dos métodos digitais atuais. Esse estudo foi apoiado por vários órgãos do governo e do setor coreanos.