شركة SK هاينكس الكورية الجنوبية تطور بالتعاون شريحة SoC تعتمد على المقاومة الذاكريّة (memristor) بكفاءة طاقة تبلغ 21.3 تيرابس/واط

أخبار ar.wedoany.com، تعاونت شركة SK هاينكس مع شركة TetraMem وجامعة جنوب كاليفورنيا لتطوير شريحة SoC تعتمد على الحوسبة داخل الذاكرة باستخدام المقاومة الذاكريّة (memristor)، بهدف تحسين كفاءة استدلال الشبكات العصبية في أجهزة الذكاء الاصطناعي الطرفية. تستهدف هذه الرقاقة النماذج خفيفة الوزن، وتستخدم معالج RISC-V مدمجًا لجدولة المهام.

المقاومة الذاكريّة (memristor) هي مكوّن غير متطاير يمكن أن تتغير حالته المقاومة تبعًا للتيار أو الجهد التاريخي مع الاحتفاظ بها، مما يتيح تحقيق التخزين والحوسبة في آن واحد. في رقائق الذكاء الاصطناعي، تُستخدم المقاومة الذاكريّة غالبًا لتشكيل مصفوفات متقاطعة تخزن أوزان الشبكات العصبية مباشرة، وهي مناسبة للاستدلال منخفض الطاقة، والحوسبة الطرفية، والهياكل الجديدة للحوسبة المتكاملة مع الذاكرة. تقوم الحوسبة داخل الذاكرة بإجراء جزء من العمليات الحسابية مباشرة داخل مصفوفة التخزين، مما يتجنب نقل البيانات المتكرر بين المعالج والذاكرة، وبالتالي يقلل من زمن الوصول واستهلاك الطاقة، وتُستخدم عادة في عمليات ضرب المصفوفات للشبكات العصبية، واستدلال الالتفاف، ومسرعات الذكاء الاصطناعي الطرفية.

تدمج شريحة SoC هذه 10 وحدات معالجة عصبية (NPU)، ويبلغ إجمالي قوة الحوسبة النظرية المثلى حوالي 2.54 تيرابس. من بينها، وحدة NPU واحدة مخصصة لمهام الالتفاف العميق، بينما تتولى الوحدات التسع الأخرى مهام الالتفاف النقطي والعمليات الكثيفة. تستخدم وحدة NPU المخصصة للالتفاف العميق 8 وحدات مصفوفة متقاطعة بشكل متعرج بحجم 252×28، وتحتفظ بتصميم DAC وADC. كل وحدة من وحدات NPU القياسية التسع مزودة بمصفوفة متقاطعة واحدة بحجم 256×256 من المقاومات الذاكريّة، و256 محول DAC 8 بت، و256 محول ADC 8 بت، ودوائر تحكم مساعدة.

نظرًا لأن دقة البرمجة الفعالة لمكوّن المقاومة الذاكريّة (memristor) الواحد تتجاوز قليلاً 2 بت، تم اعتماد تقنية تعويض المصفوفة المزدوجة لرفع دقة الوزن الفعالة إلى حوالي 4 بت. بلغت دقة الاستدلال من طرف إلى طرف المقاسة 80.36%، بما يتوافق مع نموذج البرنامج المقابل بدقة 4 بت. من حيث الأداء، يبلغ الإنتاجية القصوى لوحدة NPU الواحدة 0.254 تيرابس، وتصل كفاءة الطاقة إلى 21.3 تيرابس/واط عند تردد 100 ميجاهرتز، و11.9 تيرابس/واط عند تردد 400 ميجاهرتز.