Schaalbare Neuromorfe Chips: Hersen-Geïnspireerd, Ultra-Laag-Vermogen CMOS Hardware

Onderzoekers van Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) fabriceren hersen-geïnspireerde hoog schaalbare neuromorfe hardware door co-integratie van single transistor neuronen en synapsen. Met standaard silicium CMOS technologie, wordt de neuromorfe hardware verwacht de chipkosten te verlagen en fabricageprocedures te vereenvoudigen.

Neuromorfe hardware heeft veel aandacht getrokken vanwege zijn kunstmatige intelligentie functies, ultra-laag vermogen verbruikend door de menselijke hersenen na te bootsen. Om neuromorfe hardware te laten werken, is een neuron nodig die een piek genereert bij het integreren van een bepaald signaal, en een synapse die de verbinding tussen twee neuronen onthoudt, net als het biologische brein. Echter, aangezien neuronen en synapsen geconstrueerd op digitale of analoge circuits een grote ruimte innemen, is er een limiet in termen van hardware efficiëntie en kosten. Aangezien het menselijk brein bestaat uit ongeveer 10¹¹ neuronen en 10¹⁴ synapsen, is het noodzakelijk om de hardwarekosten te verbeteren om het toe te passen op mobiele en IoT apparaten.

Om het probleem op te lossen, nam het onderzoeks team het gedrag van biologische neuronen en synapsen over met een single transistor en co-integreerden ze op een 8-inch wafer. De gefabriceerde neuromorfe transistors hebben dezelfde structuur als de transistors voor geheugen en logica die momenteel massaproduceerd worden. Bovendien bewijzen de neuromorfe transistors voor het eerst dat ze geïmplementeerd kunnen worden met een 'Janus structuur' die functioneert als zowel neuron als synapse, net zoals munten kop en munt hebben.

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