Fig. 1 :Densité d'intégration améliorée :Comparaison de la densité d'intégration. Crédit :Conférence internationale IEEE sur les circuits à semi-conducteurs
Des scientifiques de l'Université d'Osaka ont construit un nouveau dispositif informatique à partir de réseaux de portes programmables sur site (FPGA) qui peuvent être personnalisés par l'utilisateur pour une efficacité maximale dans les applications d'intelligence artificielle. Par rapport au matériel recâblé actuellement utilisé, le système augmente la densité du circuit d'un facteur 12. De plus, il devrait réduire la consommation d'énergie de 80 %. Cette avancée peut conduire à des solutions d'intelligence artificielle (IA) flexibles qui offrent des performances améliorées tout en consommant beaucoup moins d'électricité.
L'IA fait désormais partie de la vie quotidienne de presque tous les consommateurs. Des applications de covoiturage pour smartphone comme Uber, les filtres anti-spam de Gmail, et les appareils domestiques intelligents comme Siri et Nest reposent tous sur l'IA. Cependant, la mise en œuvre de ces algorithmes nécessite souvent une grande puissance de calcul, ce qui signifie de grosses factures d'électricité, ainsi que de grandes empreintes carbone. Des systèmes qui pourraient être recâblés pour optimiser les circuits informatiques pour chaque tâche, comme le cerveau humain, offriraient une efficacité énergétique considérablement améliorée.
Normalement, on pense au matériel, qui comprend les portes logiques physiques et les transistors du processeur d'un ordinateur, tel que fixé par le fabricant. Cependant, les matrices de portes programmables sur site sont des éléments logiques spécialisés qui peuvent être recâblés sur le terrain par l'utilisateur pour des applications logiques personnalisées. L'équipe de recherche a utilisé des "via-switches" non volatiles qui restent connectés jusqu'à ce que l'utilisateur décide de les reconfigurer. En utilisant de nouvelles méthodes de nanofabrication, ils ont pu emballer 12 fois plus d'éléments dans une disposition "crossbar" en forme de grille. En réduisant la distance à laquelle les signaux électroniques doivent être acheminés, les appareils ont fini par avoir besoin de 80% d'énergie en moins.
Fig. 2 :Coupe transversale d'interconnexion du FPGA via-switch développé. Crédit :Conférence internationale IEEE sur les circuits à semi-conducteurs
« Notre système basé sur des matrices de portes programmables sur le terrain a un cycle de conception très rapide. Il peut être reprogrammé quotidiennement si vous le souhaitez pour obtenir le maximum de puissance de calcul pour chaque nouvelle application d'IA, " dit le premier auteur Masanori Hashimoto. L'utilisation de commutateurs via permet également d'éliminer le besoin de la zone de programmation en silicium qui était nécessaire dans les dispositifs FPGA précédents.
"Via-switch FPGA convient comme plate-forme d'implémentation haute performance des derniers algorithmes d'IA, ", explique l'auteur principal Jaehoon Yu.
L'article, "Via-switch FPGA :implémentation CMOS 65nm et extension d'architecture pour les applications IA, " a été publié dans les résumés techniques de l'IEEE International Solid-State Circuits Conference 2020.
