Samsung впервые в мире продемонстрировала вычисления в памяти на базе MRAM

Samsung объявила об успешной демонстрации первых в мире вычислений в оперативной памяти на основе MRAM — магниторезистивной памяти с произвольным доступом. Статья об этом была опубликована 12 января в интернет-версии издания Nature. Samsung заявила, что это достижение демонстрирует её лидерство в технологиях памяти и её усилия по объединению памяти и вычислительных микросхем для чипов искусственного интеллекта следующего поколения.

В стандартных компьютерных архитектурах данные хранятся в микросхемах памяти, а вычисления выполняются центральным процессором. Вычисления в памяти — это новая парадигма вычислений, в рамках которой в подсистеме памяти происходит не только хранение данных, но и работа с ними. Поскольку такой подход позволяет обрабатывать большие массивы данных без необходимости их перемещения из подсистемы памяти, и эта обработка выполняется высокопараллельным образом, энергопотребление существенно снижается по сравнению с традиционными системами. Таким образом, вычисления в памяти являются одной из многообещающих технологий для реализации микросхем следующего поколения для работы ИИ, которые смогут похвастаться минимальным энергопотреблением.

По этой причине во всём мире активно проводятся исследования в области вычислений в оперативной памяти. Для их демонстрации использовались RRAM (резистивная оперативная память) и PRAM (оперативная память с фазовым переходом) и MRAM. Последний до сих пор было достаточно трудно использовать для вычислений в памяти, несмотря на все её достоинства, такие как скорость работы, долговечность и то, что она производится в крупных масштабах. Эти трудности заключались в низком сопротивлении MRAM, из-за которого она не может обеспечить снижение энергопотребления при использовании в стандартной архитектуре вычислений в памяти.

Исследователи Samsung предложили архитектурные инновации, которые могут решить проблему. Им удалось разработать микросхему MRAM для вычислений в памяти, заменив стандартную архитектуру вычислений с «текущей суммой» на новую архитектуру, работающую с «суммой сопротивлений», которая решает проблему малых сопротивлений отдельных устройств MRAM.

Исследовательская группа Samsung проверила новое решение в действии. Вычисления в памяти MRAM были протестированы в работе с операциям искусственного интеллекта. Чип достиг точности 98 % в распознавании рукописных цифр и 93 % в обнаружении лиц в сценах.

Исследователи отмечают, что использование MRAM, производство которой уже достигло коммерческих масштабов, для вычислений в памяти расширяет возможности по созданию чипов искусственного интеллекта следующего поколения с низким энергопотреблением.

Исследователи предполагают, что разработанный ими чип MRAM можно использовать не только для вычислений в памяти, но и в качестве платформы для загрузки биологических нейронных сетей. По их словам, вычисления в памяти имеют сходство с мозговой деятельностью, поскольку в мозге вычисления происходят в сети синапсов — точек, где нейроны соприкасаются друг с другом. Таким образом, свежую разработку, в теории, можно использовать в качестве платформы для имитации мозга путём моделирования синапсов.