Las MRAM son memorias no volátiles que retienen información aunque se apague el dispositivo. Samsung Electronics, demostró hoy el primer sistema de computación funcional del mundo basado en memorias MRAM (memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio). Estamos ante un nuevo paradigma que abre la puerta a toda una nueva generación de chips de memoria que pueden desde almacenar datos hasta procesarlos.
El artículo sobre este sistema de «computación en memoria» (in-memory computing) fue publicado en línea por la publicación científica Nature, el 12 de enero (GMT) y saldrá en la próxima edición impresa de Nature. Titulado ‘Una matriz de barras transversales de dispositivos de memoria magnetorresistivos para computación en memoria‘, este documento muestra el esfuerzo de Samsung por fusionar semiconductores de memoria y procesadores de inteligencia artificial (IA) de próxima generación.
La investigación fue dirigida por Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) en estrecha colaboración con Samsung Electronics Foundry Business y Semiconductor R&D Center.
Cambio de paradigmas
En la arquitectura de computadora estándar, los datos se almacenan en chips de memoria y la computación de datos se ejecuta en chips de procesador separados. Por el contrario, la computación en memoria es un nuevo paradigma informático que busca realizar tanto el almacenamiento de datos como la computación de datos en una red de memoria.
Dado que este esquema puede procesar una gran cantidad de datos almacenados dentro de la propia red de memoria sin tener que mover los datos, y también debido a que el procesamiento de datos en la red de memoria se ejecuta de manera muy paralela, el consumo de energía se reduce sustancialmente. Por lo tanto, la computación en memoria se ha convertido en una de las tecnologías prometedoras para realizar chips semiconductores de IA de bajo consumo de próxima generación.
Memorias no volátiles
Por esta razón, la investigación sobre computación en memoria se ha llevado a cabo intensamente en todo el mundo. Las memorias no volátiles, en particular RRAM (memoria de acceso aleatorio resistiva) y PRAM (memoria de acceso aleatorio de cambio de fase), se han utilizado activamente para demostrar la computación en memoria.
Por el contrario, hasta ahora ha sido difícil utilizar MRAM, otro tipo de memoria no volátil, para computación en memoria a pesar de los méritos de las memorias MRAM, como la velocidad de operación, la resistencia y la producción a gran escala. Esta dificultad se deriva de la baja resistencia de MRAM, debido a que MRAM no puede disfrutar de la ventaja de reducción de energía cuando se usa en la arquitectura informática estándar en memoria.
La solución
Los investigadores de Samsung Electronics han proporcionado una solución a este problema mediante una innovación arquitectónica. Concretamente, lograron desarrollar un chip de matriz MRAM que demuestra la computación en memoria, al reemplazar la arquitectura de computación en memoria estándar de ‘suma actual’ con una nueva arquitectura de computación en memoria de ‘suma de resistencia’, que aborda el problema de pequeñas resistencias de dispositivos MRAM individuales.
Posteriormente, el equipo de investigación de Samsung probó el rendimiento de este chip de cómputo en memorias MRAM ejecutándolo para realizar cómputo de IA. El chip logró una precisión del 98 % en la clasificación de dígitos escritos a mano y una precisión del 93 % en la detección de rostros en escenas.
Al llevar la MRAM, la memoria que ya ha alcanzado la producción a escala comercial integrada en la fabricación de semiconductores del sistema, al ámbito de la computación en memoria, este trabajo amplía la frontera de las tecnologías de chips de IA de bajo consumo de próxima generación.
Más parecido al cerebro
Los investigadores también han sugerido que este nuevo chip MRAM no solo se puede utilizar para la computación en memoria, sino que también puede servir como plataforma para descargar redes neuronales biológicas. Esto está en la línea de la visión de la electrónica neuromórfica que los investigadores de Samsung presentaron recientemente en un artículo de perspectiva publicado en la edición de septiembre de 2021 de la revista Nature Electronics .
“La computación en la memoria se parece al cerebro en el sentido de que en el cerebro, la computación también ocurre dentro de la red de memorias biológicas, o sinapsis, los puntos donde las neuronas se tocan entre sí”, dijo el Dr. Seungchul Jung, primer autor de el informe. “De hecho, mientras que la computación realizada por nuestra red MRAM por ahora tiene un propósito diferente a la computación realizada por el cerebro, dicha red de memoria de estado sólido puede usarse en el futuro como una plataforma para imitar el cerebro mediante el modelado de la sinapsis del cerebro. conectividad.”
Como se destaca en este trabajo, al basarse en su avanzada tecnología de memoria y fusionarla con la tecnología de semiconductores de sistemas, Samsung planea continuar expandiendo su liderazgo en la computación de próxima generación y los semiconductores de IA.
Origen: Samsung
