L’informatique en mémoire surmonte les goulots d’étranglement de transfert de données

Alors que l’intelligence artificielle (IA) continue de progresser, les chercheurs de Postech (Université de Science et de technologie de Pohang) ont identifié une percée qui pourrait rendre les technologies d’IA plus rapidement et plus efficaces.

Le professeur Seyoung Kim et le Dr Hyunjeong Kwak des départements de Materials Science & Engineering and Semiconductor Engineering chez PostEch, en collaboration avec le Dr Oki Gunawan de l’IBM TJ Watson Research Center, sont devenus le premier à découvrir les mécanismes opérationnels cachés de la mémoire d’accès électrochimique (ECRAM), une technologie de prochaine génération de prochaine génération pour AI. Leur étude est publiée dans la revue Communications de la nature.

À mesure que les technologies de l’IA avancent, les demandes de traitement des données ont augmenté de façon exponentielle. Les systèmes informatiques actuels, cependant, séparent le stockage de données (mémoire) du traitement des données (processeurs), ce qui entraîne un temps et une consommation d’énergie significatifs en raison des transferts de données entre ces unités. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont développé le concept de calcul en mémoire.

L’informatique en mémoire permet des calculs directement dans la mémoire, éliminant le mouvement des données et réalisant des opérations plus rapides et plus efficaces. ECRAM est une technologie critique pour mettre en œuvre ce concept. Les appareils ECRAM stockent et traitent les informations à l’aide de mouvements ioniques, permettant un stockage continu de données de type analogique. Cependant, la compréhension de leur structure complexe et de leur matériaux d’oxyde de haute résistance est restée difficile, ce qui entrave considérablement la commercialisation.

Pour y remédier, l’équipe de recherche a développé un dispositif ECRAM structuré multi-terminal à l’aide d’oxyde de tungstène et a appliqué le système parallèle de la salle de ligne dipolaire, permettant l’observation de la dynamique des électrons internes à partir de températures ultra-bas (-223 ° C, 50k) à température ambiante (300k). Ils ont observé, pour la première fois, que les lacunes d’oxygène à l’intérieur de l’ECRAM créent des états de donneurs peu profonds (~ 0,1 eV), formant efficacement les raccourcis à travers lesquels les électrons se déplacent librement.

Plutôt que d’augmenter simplement la quantité d’électrons, l’ECRAM crée intrinsèquement un environnement facilitant le transport d’électrons plus facile. Surtout, ce mécanisme est resté stable même à des températures extrêmement basses, démontrant la robustesse et la durabilité du dispositif ECRAM.

Le professeur Seyoung Kim de PostEch a souligné: « Cette recherche est significative car elle a précisément clarifié le mécanisme de commutation de l’ECRAM à travers différentes températures. La commercialisation de cette technologie pourrait conduire à des performances d’IA plus rapides et à une durée de vie de la batterie prolongée dans des appareils tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables. »