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憶阻器能否激發AI芯片更多潛力

來源: 中電網
2021-01-29
類別:業界動態
eye 11
文章創建人 拍明

原標題:憶阻器能否激發AI芯片更多潛力

憶阻器確實有可能激發AI芯片更多的潛力。以下是對憶阻器在AI芯片中應用的詳細分析:

一、憶阻器的基本原理與特性

憶阻器(Memristor)是一種表示磁通與電荷關系的電路器件,具有記憶功能。它的阻值由流經它的電荷確定,因此通過測定憶阻的阻值,可以了解流經它的電荷量,從而實現記憶電荷的作用。憶阻器的這種特性使其在數據存儲、計算、加密和通信方面展現出了巨大的潛力。

二、憶阻器在AI芯片中的應用優勢

  1. 存算一體計算范式

    • 傳統的芯片設計大多遵循馮·諾依曼模型,將存儲器和處理器分開,導致數據在處理器和內存之間頻繁移動,帶來高能耗、高延遲等問題。

    • 憶阻器支持存算一體計算范式,將存儲器和處理器集成在同一塊芯片上,充分利用存儲器的物理特性來進行計算,有效解決了傳統計算架構的不足。

  2. 高能效與低功耗

    • 憶阻器尺寸小、能耗低,能夠很好地儲存和處理信息。

    • 在AI應用中,憶阻器能夠顯著降低處理器的能耗,提高能效。

  3. 神經形態計算潛力

    • 憶阻器的電阻值能夠模擬神經元之間的連接強度(即突觸權重),從而實現對神經網絡的有效模擬。

    • 這種模擬方式不僅更接近人腦的功能,而且能以更低的能耗和更高的效率完成復雜計算。

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三、憶阻器AI芯片的實際進展與成果

  1. 清華大學的研究突破

    • 清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱團隊研制出全球首顆全系統集成的、支持高效片上學習的憶阻器存算一體芯片。

    • 該芯片在支持片上學習的憶阻器存算一體芯片領域取得重大突破,有望促進人工智能、自動駕駛、可穿戴設備等領域發展。

  2. 自旋憶阻器的發展

    • 自旋憶阻器是一種結合自旋電子學與憶阻器特性的創新電子元件,通過控制電子的自旋狀態來調節電阻值,實現信息的存儲與處理。

    • 自旋憶阻器在AI應用中能夠顯著降低處理器的能耗,并提高神經形態計算的效率與準確性。

四、憶阻器AI芯片的未來展望與挑戰

  1. 未來展望

    • 隨著研究的深入和技術的不斷改進,憶阻器將在未來的AI發展中發揮更為重要的作用。

    • 憶阻器AI芯片有望在更多領域實現廣泛應用,進一步提升設備的智能化水平和能效。

  2. 面臨挑戰

    • 如何提升器件的性能與穩定性。

    • 如何降低生產和制造成本。

    • 如何進一步優化存算一體計算范式,提高計算效率和準確性。

綜上所述,憶阻器具有激發AI芯片更多潛力的能力。通過存算一體計算范式、高能效與低功耗以及神經形態計算等優勢,憶阻器AI芯片有望在人工智能、自動駕駛、可穿戴設備等領域實現廣泛應用。然而,仍需要克服一些技術挑戰和難題,以推動憶阻器AI芯片的進一步發展。


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標簽: AI芯片

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