Классическая компьютерная архитектура включает хранилище данных (память) и модуль выполнения вычислений (процессор). Но у нее существенный недостаток: для любой вычислительной операции данные нужно «гонять» из памяти в процессор и обратно. Это существенно ограничивает производительность и увеличивает потребление энергии. Поэтому учёные ищут память со встроенной функцией вычислений. Такой прорыв может совершить память IGZO DRAM, на которую натолкнули дисплеи.
2-транзисторная 1-конденсаторная (2T1C) технология на основе оксид индий-галлия-цинка (IGZO) обычно используется в экранах дисплеев. Но исследовательская организация IMEC обнаружила ее потенциал для аналоговых вычислений в памяти (AIMC).
Подход AIMC устраняет ограничение традиционных цифровых вычислений, в частности увеличивает скорость и энергоэффективность путем выполнения вычислительных задач в самой памяти с помощью аналоговой технологии. Это минимизирует энергопотребление и ускоряет скорость вычисления.
Ключевое преимущество заключается в параллельной обработке и хранении данных в аналоговом формате в памяти, что обеспечивает более быстрый, более эффективный и энергосберегающий режим вычислений. В сущности, сама память становится частью процесса вычислений, устраняя потребность в передаче данных между отдельными блоками.
Ячейки IGZO DRAM имеют огромные перспективы для аналоговых вычислений в памяти благодаря значительному сниженному энергопотреблению в режиме ожидания. Кроме того, транзисторы IGZO могут быть обработаны в чипе на задней части линии (BEOL), позволяя разместить поверх периферийной схемы, расположенной на передней части линии (FEOL). Это приводит к более плотному массиву памяти без следа FEOL.
На недавнем Международном семинаре по памяти (IMW) 2023 года команды imec рассмотрели оставшиеся проблемы, стратегии для оптимизации времени сохранения ячейки усиления и демонстрацию успешной работы MAC в конфигурации массива.
Исследователи пришли к выводу, что 2T1C и 2T0C (вариант без конденсатора) на основе IGZO (вариант без конденсатора) обладают исключительными свойствами для AIMC. По сравнению с традиционной технологией на основе SRAM, они предлагают отличную энергоэффективность и плотность вычислений для приложений машинного обучения, особенно на этапе вывода. Ячейки 2T0C еще больше превосходят эффективность площади.
