全球首颗!中国芯片突传重大突破!3万亿赛道彻底沸腾 什么情况?

Posted by Chen Hongbin on 2023 年 10 月 11 日 in AI / ML |

重大突破ML 机器学习

10月10日,据科技日报报道,近日,清华大学集成电路学院教授吴华强、副教授高滨团队基于存算一体计算范式,研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习(机器学习能在硬件端直接完成)的忆阻器存算一体芯片,在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破,有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域发展。相关成果在线发表于最新一期的《科学》。

该芯片包含支持完整片上学习所必需的全部电路模块,成功完成图像分类、语音识别和控制任务等多种片上增量学习功能验证,展示出高适应性、高能效、高通用性、高准确率等特点,有效强化智能设备在实际应用场景下的学习适应能力。

相同任务下,该芯片实现片上学习的能耗仅为先进工艺下专用集成电路(ASIC)系统的1/35,同时有望实现75倍的能效提升,展现出卓越的能效优势,极具满足人工智能时代高算力需求的应用潜力,为突破冯·诺依曼传统计算架构下的能效瓶颈提供了一种创新发展路径。

据清华大学介绍,记忆电阻器(Memristor),是继电阻、电容、电感之后的第四种电路基本元件。它可以在断电之后,仍能“记忆”通过的电荷,被当做新型纳米电子突触器件。

2012年,清华大学集成电路学院教授钱鹤、吴华强团队开始研究用忆阻器来做存储,但由于忆阻器的材料器件优化和集成工艺不成熟,团队只能靠自己在实验室里摸索,在一次又一次失败的实验中探索提高器件的一致性和良率。

两年后,清华大学与中科院微电子所、北京大学等单位合作,优化忆阻器的器件工艺,制备出高性能忆阻器阵列,成为我国率先实现忆阻器阵列大规模集成的重要基础。

2020年,钱鹤、吴华强团队基于多阵列忆阻器,搭建了一个全硬件构成的完整存算一体系统,在这个系统上高效运行了卷积神经网络算法,成功验证了图像识别功能,比图形处理器芯片的能效高两个数量级,大幅提升了计算设备的算力,实现了以更小的功耗和更低的硬件成本完成复杂的计算。

清华大学集成电路学院博士后姚鹏介绍,该芯片参照仿生类脑处理方式,可实现不同任务的快速“片上训练”与“片上识别”,能够有效完成边缘计算场景下的增量学习任务,以极低的耗电适应新场景、学习新知识,以满足用户的个性化需求。

该研究得到科技部科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金委后摩尔重大研究计划、北京集成电路高精尖创新中心等支持。

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