Un chip de computación en memoria basado en memoria de acceso aleatorio resistivo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería informática
• Inteligencia artificial

Sus antecedentes:

• Los dispositivos de borde requieren hardware eficiente en energía para funcionalidades complejas de IA.
• La computación en memoria (CIM) utilizando memoria de acceso aleatorio resistivo (RRAM) ofrece una solución mediante la integración de memoria y computación.
• Los chips RRAM-CIM existentes se enfrentan a desafíos para equilibrar la eficiencia energética, la versatilidad del modelo y la precisión.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un chip CIM basado en RRAM, NeuRRAM, que supere las compensaciones entre eficiencia, versatilidad y precisión.
• Para demostrar mejoras simultáneas en múltiples jerarquías de diseño: algoritmos, arquitectura, circuitos y dispositivos.
• Habilitar funcionalidades avanzadas de IA directamente en dispositivos de borde con una eficiencia energética sin precedentes.

Principales métodos:

• Co-optimización entre algoritmos, arquitectura, circuitos y dispositivos para el diseño de RRAM-CIM.
• Desarrollo de un nuevo chip CIM basado en RRAM llamado NeuRRAM.
• Integración de dispositivos RRAM densos, analógicos y no volátiles para el cálculo en memoria.

Principales resultados:

• NeuRRAM logra una eficiencia energética dos veces mayor en comparación con los chips RRAM-CIM anteriores.
• El chip demuestra versatilidad al reconfigurar núcleos CIM para diversas arquitecturas de modelos de IA.
• La precisión de la inferencia es comparable a los modelos de software con cuantización de peso de cuatro bits en varias tareas de IA, incluida la clasificación de imágenes y el reconocimiento de voz.

Conclusiones:

• NeuRRAM representa un avance significativo en la tecnología CIM basada en RRAM.
• El enfoque de co-optimización aborda con éxito las compensaciones de eficiencia, versatilidad y precisión.
• Esta tecnología allana el camino para un procesamiento de IA altamente eficiente y preciso en dispositivos de borde.