Le premier calcul en mémoire basé sur la MRAM au monde

Le premier ordinateur en mémoire basé sur la MRAM au monde

Fig. 1 : Matrice crossbar MRAM. Crédit : DOI : 10.1038/s41586-021-04196-6

Samsung Electronics a annoncé aujourd’hui sa démonstration de la première informatique en mémoire au monde basée sur la MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory). L’article sur cette innovation a été publié en ligne par La nature le 12 janvier (GMT), et devrait être publié dans la prochaine édition imprimée de La nature. Intitulé « Un réseau crossbar de dispositifs de mémoire magnétorésistifs pour l’informatique en mémoire », cet article présente le leadership de Samsung en matière de technologie de mémoire et ses efforts pour fusionner la mémoire et les semi-conducteurs système pour les puces d’intelligence artificielle (IA) de nouvelle génération.

La recherche a été menée par Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) en étroite collaboration avec Samsung Electronics Foundry Business et Semiconductor R&D Center. Le premier auteur de l’article, le Dr Seungchul Jung, chercheur au SAIT, et les auteurs co-correspondants, le Dr Donhee Ham, membre du SAIT et professeur à l’Université de Harvard et le Dr Sang Joon Kim, vice-président de la technologie au SAIT, a dirigé la recherche.

Dans l’architecture informatique standard, les données sont stockées dans des puces de mémoire et le traitement des données est exécuté dans des puces de processeur séparées.

En revanche, l’informatique en mémoire est un nouveau paradigme informatique qui cherche à effectuer à la fois le stockage de données et le calcul de données dans un réseau de mémoire. Étant donné que ce schéma peut traiter une grande quantité de données stockées dans le réseau de mémoire lui-même sans avoir à déplacer les données, et également parce que le traitement des données dans le réseau de mémoire est exécuté de manière hautement parallèle, la consommation d’énergie est sensiblement réduite. L’informatique en mémoire est ainsi apparue comme l’une des technologies prometteuses pour réaliser des puces semi-conductrices IA basse consommation de nouvelle génération.

Pour cette raison, la recherche sur l’informatique en mémoire a été intensément poursuivie dans le monde entier. Les mémoires non volatiles, en particulier la RRAM (Resistive Random Access Memory) et la PRAM (Phase-change Random Access Memory), ont été activement utilisées pour démontrer l’informatique en mémoire. En revanche, il a jusqu’à présent été difficile d’utiliser la MRAM – un autre type de mémoire non volatile – pour le calcul en mémoire malgré les mérites de la MRAM tels que la vitesse de fonctionnement, l’endurance et la production à grande échelle. Cette difficulté provient de la faible résistance de la MRAM, en raison de laquelle la MRAM ne peut pas bénéficier de l’avantage de la réduction de puissance lorsqu’elle est utilisée dans l’architecture informatique standard en mémoire.

Les chercheurs de Samsung Electronics ont apporté une solution à ce problème par une innovation architecturale. Concrètement, ils ont réussi à développer une puce de matrice MRAM qui démontre l’informatique en mémoire, en remplaçant l’architecture informatique en mémoire standard à «somme actuelle» par une nouvelle architecture informatique en mémoire à «somme de résistance», qui résout le problème. de petites résistances de dispositifs MRAM individuels.

L’équipe de recherche de Samsung a ensuite testé les performances de cette puce informatique MRAM en mémoire en l’exécutant pour effectuer des calculs IA. La puce a atteint une précision de 98 % dans la classification des chiffres écrits à la main et une précision de 93 % dans la détection des visages à partir de scènes.

En faisant entrer la MRAM – la mémoire qui a déjà atteint la production à l’échelle commerciale intégrée dans la fabrication des semi-conducteurs du système – dans le domaine de l’informatique en mémoire, ce travail repousse les limites des technologies de puces IA basse consommation de nouvelle génération.

Les chercheurs ont également suggéré que non seulement cette nouvelle puce MRAM peut être utilisée pour le calcul en mémoire, mais qu’elle peut également servir de plate-forme pour télécharger des réseaux neuronaux biologiques. Cela va dans le sens de la vision de l’électronique neuromorphique que les chercheurs de Samsung ont récemment mise en avant dans un article de perspective publié dans le numéro de septembre 2021 de la revue Électronique naturelle.

« L’informatique en mémoire ressemble au cerveau en ce sens que dans le cerveau, l’informatique se produit également dans le réseau de mémoires biologiques, ou synapses, les points où les neurones se touchent », a déclaré le Dr Seungchul Jung, le premier auteur de le papier. « En fait, alors que l’informatique effectuée par notre réseau MRAM a pour l’instant un objectif différent de l’informatique effectuée par le cerveau, un tel réseau de mémoire à semi-conducteurs pourrait à l’avenir être utilisé comme une plate-forme pour imiter le cerveau en modélisant la synapse du cerveau. connectivité. »

Comme souligné dans ce travail, en s’appuyant sur sa technologie de mémoire de pointe et en la fusionnant avec la technologie des semi-conducteurs système, Samsung prévoit de continuer à étendre son leadership dans l’informatique de nouvelle génération et les semi-conducteurs IA.


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Plus d’information:
Seungchul Jung et al, Un réseau crossbar de dispositifs de mémoire magnétorésistifs pour l’informatique en mémoire, La nature (2022). DOI : 10.1038 / s41586-021-04196-6

Fourni par Samsung

Citation: Premier calcul en mémoire basé sur la MRAM au monde (14 janvier 2022) récupéré le 14 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-world-mram-based-in-memory.html

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