Door de hersenen geïnspireerde, zeer schaalbare neuromorfische hardware

Onderzoekers van het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) hebben op de hersenen geïnspireerde, zeer schaalbare neuromorfische hardware gefabriceerd door neuronen en synapsen met enkele transistor te co-integreren. Met behulp van standaard silicium CMOS-technologie wordt verwacht dat de neuromorfe hardware de chipkosten verlaagt en de fabricageprocedures vereenvoudigt.

Neuromorfe hardware heeft veel aandacht getrokken vanwege zijn kunstmatige intelligentiefuncties, die ultralaag stroomverbruik verbruiken door het menselijk brein na te bootsen. Om neuromorfe hardware te laten werken, zijn een neuron nodig dat een piek genereert bij het integreren van een bepaald signaal, en een synaps die de verbinding tussen twee neuronen onthoudt, net als het biologische brein. Omdat neuronen en synapsen die zijn gebouwd op digitale of analoge circuits een grote ruimte innemen, is er echter een limiet in termen van hardware-efficiëntie en kosten. Aangezien het menselijk brein uit ongeveer 1011 neuronen en 1014 synapsen bestaat, is het noodzakelijk om de hardwarekosten te verbeteren om het toe te passen op mobiele en IoT-apparaten.

Om het probleem op te lossen, bootste het onderzoeksteam het gedrag van biologische neuronen en synapsen na met een enkele transistor en integreerde ze deze samen op een 8-inch wafer. De vervaardigde neuromorfische transistors hebben dezelfde structuur als de transistors voor geheugen en logica die momenteel in massaproductie worden genomen. Bovendien bewezen de neuromorfe transistoren voor het eerst dat ze kunnen worden geïmplementeerd met een 'Janus-structuur' die zowel als neuron als synaps functioneert, net zoals munten kop en munt hebben.

Professor Yang-Kyu Choi zei dat dit werk de hardwarekosten drastisch kan verlagen door de neuronen en synapsen die waren gebaseerd op complexe digitale en analoge circuits te vervangen door een enkele transistor. "Door de co-integratie van enkele transistorneuronen en synapsen op dezelfde wafer met behulp van een standaard CMOS-proces, zijn de hardwarekosten van de neuromorfe hardware verbeterd, wat de commercialisering van neuromorfische hardware zal versnellen", zegt Joon-Kyu Han, de eerste auteur. .