Fig. 1:Densidad de integración mejorada:Comparación en densidad de integración. Crédito:Conferencia internacional de circuitos de estado sólido IEEE
Los científicos de la Universidad de Osaka han construido un nuevo dispositivo informático a partir de matrices de puertas programables en campo (FPGA) que el usuario puede personalizar para obtener la máxima eficiencia en aplicaciones de inteligencia artificial. En comparación con el hardware recableable utilizado actualmente, el sistema aumenta la densidad del circuito en un factor de 12. Además, se espera que reduzca el uso de energía en un 80%. Este avance puede conducir a soluciones flexibles de inteligencia artificial (IA) que brinden un rendimiento mejorado y consuman mucha menos electricidad.
La IA se está convirtiendo en parte de la vida cotidiana de casi todos los consumidores. Compartir aplicaciones de teléfonos inteligentes como Uber, Filtros de spam de Gmail, y los dispositivos domésticos inteligentes como Siri y Nest dependen de la inteligencia artificial. Sin embargo, implementar estos algoritmos a menudo requiere una gran cantidad de potencia de cálculo, lo que significa grandes facturas de electricidad, así como grandes huellas de carbono. Los sistemas que podrían recablearse para optimizar los circuitos de la computadora para cada tarea, como el cerebro humano, proporcionarían una eficiencia energética muy mejorada.
Normalmente, pensamos en hardware, que incluye las puertas lógicas físicas y los transistores del procesador de una computadora, según lo fijado por el fabricante. Sin embargo, Los arreglos de puertas programables en campo son elementos lógicos especializados que el usuario puede volver a cablear en el campo para aplicaciones lógicas personalizadas. El equipo de investigación utilizó "via-switches" no volátiles que permanecen conectados hasta que el usuario decide reconfigurarlos. Usando métodos novedosos de nanofabricación, pudieron empaquetar 12 veces más elementos en un diseño de "barra transversal" similar a una cuadrícula. Al reducir la distancia, las señales electrónicas deben enrutarse, los dispositivos terminaron necesitando un 80% menos de energía.
Fig. 2:Sección transversal de interconexión de FPGA vía conmutador desarrollado. Crédito:Conferencia internacional de circuitos de estado sólido IEEE
"Nuestro sistema basado en arreglos de puertas programables en campo tiene un ciclo de diseño muy rápido. Se puede reprogramar diariamente si se desea para obtener la mayor potencia de cálculo para cada nueva aplicación de IA, "dice el primer autor Masanori Hashimoto. El uso de via-switches también elimina la necesidad del área de silicio de programación que era necesaria en los dispositivos FPGA anteriores.
"Via-switch FPGA es adecuado como una plataforma de implementación de alto rendimiento de los últimos algoritmos de IA, "dice el autor principal Jaehoon Yu.
El artículo, "FPGA a través del conmutador:implementación de CMOS de 65 nm y extensión de arquitectura para aplicaciones de inteligencia artificial, "fue publicado en los resúmenes técnicos de la IEEE International Solid-State Circuits Conference 2020.
