0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

我国科学家将计划构建一个全新的计算机系统

独爱72H 来源:半导体观察IC 作者:半导体观察IC 2020-03-12 16:28 次阅读

(文章来源:半导体观察IC

近日,清华大学微电子所、北京未来芯片技术高精尖创新中心教授钱鹤、吴华强团队与合作者宣布,成功研发出全球首款多阵列忆阻器存算一体系统。该系统以忆阻器替代经典计算机底层的晶体管,以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升计算设备的算力,在一定程度上突破了传统计算框架的限制。该成果已在《自然》在线发表,研究团队正计划构建全新计算机系统。

人工智能应用蓬勃发展,急需强大的芯片计算和存储能力支撑。在传统计算架构中,芯片中的计算与存储在不同电路单元中完成,大量数据搬运导致功耗增加和额外延迟,成为突破算力的瓶颈。提高算力,推进存算一体计算是路径之一。

忆阻器,具有记忆电阻之功能,其尺寸小、能耗低,兼具储存和处理信息双重功能,近年来成为存算一体领域的热门潜力器件。近年来,研究团队通过优化材料和器件结构,成功制备出更高性能的忆阻器阵列。“我们改变材料上覆盖层的组分,通过调试热导率和电导率,调整材料内部导电系数的强弱,来实现优化。”吴华强说。

攻关期间,材料和工艺集成是最大挑战,“做这种新的芯片需要观察大量统计规律,但当时没有大型代工厂支持,我们只能在实验室摸索,有段时间有点崩溃,每次做完实验,结果都很分散。”吴华强说,后来,他们与中科院微电子所、北京大学等单位共同合作,终于解决了难题。

该团队集成了8个包含2048个忆阻器的阵列,并构建了一个五层的卷积神经网络进行图像识别,精度高达96%以上。对比数据显示,基于忆阻器的卷积神经网络比目前最先进的图形处理器的能效要高出两个数量级。

惊人提升如何实现?吴华强说,团队提出了一种新型的混合训练算法,以解决器件固有缺陷造成的系统识别准确率下降问题。这种算法仅需用较少图像样本训练神经网络,并微调最后一层网络部分权重;同时提出空间并行机制,大幅提高并行度,加速卷积计算。

目前,该成果已在《自然》在线发表,团队正在开展工艺优化,为下一步研制更大规模的芯片做准备。有了体积小、功耗低、算力强的存算一体芯片,手机上就能运行人工智能应用,让手机更懂人类不再遥远。吴华强透露,“我们还计划构建包括忆阻器、存算一体芯片到存算一体编译器等在内的全新计算机系统。”
(责任编辑:fqj)

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 计算机
    +关注

    关注

    19

    文章

    7494

    浏览量

    87961
  • AI
    AI
    +关注

    关注

    87

    文章

    30896

    浏览量

    269107
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    量子计算机与普通计算机工作原理的区别

      本文介绍了量子计算机与普通计算机工作原理的区别。 量子计算新兴的研究领域,科学家们利用
    的头像 发表于 11-24 11:00 316次阅读
    量子<b class='flag-5'>计算机</b>与普通<b class='flag-5'>计算机</b>工作原理的区别

    信号继电器在计算机系统中的应用

    信号继电器在计算机系统中的应用是重要且复杂的领域,它作为电气控制的关键元件,在计算机系统中发挥着信号转换、隔离、放大以及控制等多种作用。以下将从信号继电器的基本概念、工作原理、特性
    的头像 发表于 09-27 16:29 383次阅读

    计算机系统的硬件组成和主要部件

    计算机系统的硬件组成是计算机运行的基础,它包含了多个关键部件,这些部件相互协作,共同实现计算机的各种功能。
    的头像 发表于 09-10 11:41 2450次阅读

    存储器在微型计算机系统中的作用

    存储器在微型计算机系统中扮演着至关重要的角色,它是计算机存储和处理数据的核心部件。以下将详细介绍存储器在微型计算机系统中的作用,包括其分类、功能、特性以及与其他系统组件的交互。
    的头像 发表于 08-22 14:25 2279次阅读

    微处理器如何控制计算机系统

    微处理器,作为计算机系统的核心部件,承担着控制整个计算机系统运行的重要任务。它不仅是计算机的运算中心,还是控制中心,负责执行程序指令、处理数据以及协调计算机各部件之间的工作。以下将详细
    的头像 发表于 08-22 14:21 498次阅读

    简述微型计算机系统的组成

    微型计算机系统,简称微机系统,是集硬件和软件于体的复杂系统,旨在高效处理信息、存储数据和执
    的头像 发表于 08-22 12:37 4223次阅读

    计算机系统的组成和功能

    计算机系统复杂而庞大的概念,它涵盖了计算机硬件、软件以及它们之间相互作用的所有元素。为了全面而深入地探讨计算机系统,本文将从定义、组成
    的头像 发表于 07-24 17:41 1002次阅读

    计算机系统软件的主要分类及其功能

    计算机系统软件是计算机运行的基础和关键,它们为计算机提供了各种基础服务和管理功能,使得计算机能够高效地工作。
    的头像 发表于 07-15 18:26 2900次阅读

    计算机系统中的关键组件有哪些

    计算机系统中,关键组件的协同工作构成了其强大的数据处理和运算能力。这些组件不仅决定了计算机的性能,还影响着用户的使用体验。以下是对计算机系统中关键组件的详细阐述,包括它们的定义、功能、特点以及相互之间的关系。
    的头像 发表于 07-15 18:18 1587次阅读

    自然语言处理技术在计算机系统中的应用

    自然语言处理(Natural Language Processing, NLP)作为计算机科学与人工智能领域中的重要分支,其目标是让计算机
    的头像 发表于 07-04 14:35 524次阅读

    新华社:突破性成果!祝贺我国科学家成功研发这传感器!

    6月25日,新华社以《突破性成果!祝贺我国科学家》为标题,报道了由我国科学家研发的传感器成果。 我国科学
    的头像 发表于 06-27 18:03 497次阅读
    新华社:突破性成果!祝贺<b class='flag-5'>我国</b><b class='flag-5'>科学家</b>成功研发这<b class='flag-5'>一</b>传感器!

    量子梦

    当我们谈论量子计算机时,通常是在讨论种利用量子力学原理进行计算全新计算机系统。与传统的计算机
    发表于 03-13 18:18

    NVIDIA首席科学家Bill Dally:深度学习硬件趋势

    Bill Dally于2009年1月加入NVIDIA担任首席科学家,此前在斯坦福大学任职12年,担任计算机科学系主任。Dally及其斯坦福团队开发了系统架构、网络架构、信号传输、路由和
    的头像 发表于 02-25 16:16 1157次阅读
    NVIDIA首席<b class='flag-5'>科学家</b>Bill Dally:深度学习硬件趋势

    计算机系统由什么两部分组成 计算机系统的层次结构

    计算机系统是由硬件和软件两部分组成的。 硬件部分包括计算机的实体组件,如中央处理器(CPU)、内存、存储设备、输入输出设备、显示器等。CPU是计算机系统的核心部件,负责执行指令、运算和控制计算
    的头像 发表于 02-01 14:13 3674次阅读

    计算机系统如何应对大模型时代的挑战与机遇

    “操作系统管理着计算机的资源和进程,以及所有的硬件和软件。计算机的操作系统让用户在不需要了解计算机语言的情况下与
    发表于 01-23 11:06 556次阅读
    <b class='flag-5'>计算机系统</b>如何应对大模型时代的挑战与机遇