La nouvelle technologie de puce innovante intègre des fonctions de stockage et de traitement des données, améliorant considérablement l'efficacité et les performances. Les puces, inspirées du cerveau humain, devraient être disponibles dans le commerce d'ici trois à cinq ans et nécessiteront une collaboration interdisciplinaire pour répondre aux normes de sécurité de l'industrie.
Hussam Amrouch a développé une architecture d'intelligence artificielle deux fois plus puissante que les méthodes informatiques en mémoire comparables. Selon le magazine Nature, le professeur de l'Université technique de Munich (TUM) a appliqué un nouveau paradigme informatique utilisant des circuits spéciaux appelés transistors à effet de champ ferroélectriques (FeFET). D’ici quelques années, cela pourrait s’appliquer à l’intelligence artificielle générative, aux algorithmes d’apprentissage profond et aux applications robotiques.
L'idée de base est simple : là où les puces précédentes effectuaient des calculs uniquement sur les transistors, elles servent désormais également à stocker les données. Cela permet d'économiser du temps et des efforts. "En conséquence, les performances de la puce ont également été améliorées", a déclaré Hussam Amrouch, professeur de conception de processeurs d'intelligence artificielle à l'Université technique de Munich (TUM).
Les futures puces doivent être plus rapides et plus efficaces que les puces précédentes. Ils ne peuvent donc pas chauffer trop rapidement. Ceci est crucial si vous souhaitez prendre en charge des applications telles que l’informatique en temps réel dans des scénarios tels que le vol d’un drone. Pour un ordinateur, une telle tâche est extrêmement complexe et gourmande en énergie.
Ces exigences clés pour la puce peuvent être résumées par le paramètre mathématique TOPS/W : « opérations térahertz par seconde par watt ». Cela peut être considéré comme un indicateur technique important des futures puces : combien de téraflops d'opérations (TOP) un processeur peut effectuer par seconde (S) lorsqu'il est doté d'un watt (W) de puissance.
La nouvelle puce d'intelligence artificielle développée par Bosch en coopération avec Fraunhofer IMPS est soutenue par la société américaine GlobalFoundries pendant le processus de production et peut fournir 885TOPS/W. Cela le rend deux fois plus puissant que les puces IA similaires, y compris les puces MRAM de Samsung. La vitesse de fonctionnement des puces CMOS actuellement couramment utilisées se situe entre 10 et 20 TOPS/W. Les résultats d’une étude récente publiée dans la revue Nature le prouvent.
Architecture de puce inspirée du cerveau humain
Les chercheurs ont emprunté aux humains les principes de l’architecture moderne des puces. "Dans le cerveau, les neurones traitent les signaux et les synapses mémorisent ces informations", a déclaré Amruchi, décrivant comment les humains sont capables d'apprendre et de se souvenir de relations complexes.
A cet effet, la puce utilise des transistors « ferroélectriques » (FeFET). Cet interrupteur électronique possède une propriété supplémentaire particulière (inversion de polarité lors de l'application d'une tension) qui lui permet de stocker des informations même lorsque l'alimentation électrique est coupée. De plus, ils permettent le stockage et le traitement simultanés des données au sein du transistor.
"Nous pouvons désormais construire des chipsets efficaces pour des applications telles que l'apprentissage profond, l'intelligence artificielle générative ou la robotique, par exemple, où les données doivent être traitées là où elles sont générées", estime Amruchi.
La route vers des puces orientées marché
Les chercheurs visent à utiliser la puce pour exécuter des algorithmes d’apprentissage profond qui identifient des objets dans l’espace ou traitent les données générées par les drones pendant le vol sans décalage dans le temps. Cependant, les professeurs de l'Institut de robotique intégrée et d'intelligence artificielle de Munich (MIRMI) de l'Université technique de Munich estiment qu'il faudra plusieurs années pour atteindre cet objectif. Il estime que la première puce mémoire adaptée à des applications pratiques ne sera disponible que dans trois à cinq ans au plus tôt.
L’une des raisons réside dans les exigences de sécurité de l’industrie. Par exemple, jusqu’à ce que l’industrie automobile adopte cette technologie, une fonctionnalité fiable ne suffira pas à elle seule. Il doit également répondre aux normes spécifiques de l'industrie. "Cela souligne une fois de plus l'importance de la collaboration interdisciplinaire avec des chercheurs de différentes disciplines telles que l'informatique, l'informatique et le génie électrique", a déclaré Amruchi, expert en matériel informatique. Il y voit un avantage majeur de MIRMI.