Учёные СПбГУ создали новые логические элементы для энергоэффективного ИИ

Исследователи Санкт-Петербургского университета разработали метод построения логических элементов на ячейках резистивной памяти.

Классическая архитектура компьютеров, где процессор и память разнесены, всё сильнее тормозит развитие искусственного интеллекта. Скорость процессора давно обогнала скорость оперативной памяти. Это расхождение — «бутылочное горлышко» современных вычислений. Учёные Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) предложили элегантное решение: делать вычисления прямо в памяти.

Как сообщили ТАСС в пресс-службе вуза, исследователи создали новый метод построения логических элементов, который позволяет разрабатывать компактные и энергоэффективные микросхемы с энергонезависимым хранением состояний. Технология базируется на ячейках ReRAM (резистивная память с произвольным доступом), которые меняют сопротивление под воздействием напряжения и сохраняют это состояние без питания.

Начальник научно-исследовательской лаборатории «Нейроморфная электроника и вычисления в памяти» Наталья Андреева пояснила, что новые логические элементы используют пары встречно-последовательно включённых ячеек ReRAM. Они совмещают функции вычисления и хранения данных при высокой плотности интеграции и интегрируются на заключительном этапе производства чипов с помощью метода молекулярного наслаивания.

Что это даёт на практике? Элементы выполняют логическую операцию и сохраняют выходное состояние за один такт — без задержек на пересылку данных туда-обратно. Асинхронная запись происходит без дополнительных тактовых импульсов, что повышает надёжность систем. Профессор кафедры микро- и наноэлектроники Евгений Рындин добавил важную деталь: входные и выходные напряжения элементов соответствуют стандартным уровням КМОП-логики. Это значит, что не нужны согласующие схемы, а энергопотребление снижается дополнительно.