Neurones et synapses à transistor unique fabriqués à l'aide d'un processus CMOS au silicium standard. Ils sont co-intégrés sur la même plaquette de 8 pouces. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Les chercheurs de KAIST ont fabriqué un matériel neuromorphique hautement évolutif inspiré du cerveau en co-intégrant des neurones et des synapses à transistor unique. En utilisant la technologie standard de métal-oxyde-semiconducteur complémentaire au silicium (CMOS), le matériel neuromorphique devrait réduire le coût de la puce et simplifier les procédures de fabrication.
L'équipe de recherche dirigée par Yang-Kyu Choi et Sung-Yool Choi a produit des neurones et des synapses basés sur un seul transistor pour un matériel neuromorphique hautement évolutif et a montré la capacité de reconnaître du texte et des images de visage. Cette recherche a été présentée dans Science Advances le 4 août.
Le matériel neuromorphique a beaucoup attiré l'attention en raison de ses fonctions d'intelligence artificielle, mais consommant une puissance ultra-faible de moins de 20 watts en imitant le cerveau humain. Pour faire fonctionner le matériel neuromorphique, un neurone qui génère un pic lors de l'intégration d'un certain signal, et une synapse rappelant la connexion entre deux neurones sont nécessaires, tout comme le cerveau biologique. Cependant, puisque les neurones et les synapses construits sur des circuits numériques ou analogiques occupent un espace important, il y a une limite en termes d'efficacité matérielle et de coûts. Puisque le cerveau humain se compose d'environ 10 11 neurones et 10 14 synapses, il est nécessaire d'améliorer le coût du matériel afin de l'appliquer aux appareils mobiles et IoT.
Résoudre le problème, l'équipe de recherche a mimé le comportement des neurones biologiques et des synapses avec un seul transistor, et les a co-intégrés sur une plaquette de 8 pouces. Les transistors neuromorphiques fabriqués ont la même structure que les transistors pour la mémoire et la logique qui sont actuellement produits en série. En outre, les transistors neuromorphes ont prouvé pour la première fois qu'ils peuvent être implémentés avec une "structure de Janus" qui fonctionne à la fois comme neurone et synapse, tout comme les pièces ont des têtes et des queues.
Le professeur Yang-Kyu Choi a déclaré que ce travail peut réduire considérablement le coût du matériel en remplaçant les neurones et les synapses basés sur des circuits numériques et analogiques complexes par un seul transistor. "Nous avons démontré que les neurones et les synapses peuvent être implémentés à l'aide d'un seul transistor, " dit Joon-Kyu Han, le premier auteur. "En co-intégrant des neurones et des synapses à transistor unique sur la même plaquette à l'aide d'un processus CMOS standard, le coût matériel du matériel neuromorphique a été amélioré, qui accélérera la commercialisation du matériel neuromorphique, " Han a ajouté. Cette recherche a été soutenue par la National Research Foundation (NRF) et IC Design Education Center (IDEC).
