Onderzoekers van de Universiteit van Peking ontwikkelen 's werelds eerste op koolstofnanobuis gebaseerde tensorverwerkingseenheid

Onderzoekers van de Universiteit van Peking hebben een indrukwekkende prestatie geleverd: ze hebben de allereerste tensor processing unit (TPU) ontwikkeld met behulp van koolstofnanobuis-transistors. Dit is een enorme stap in de zoektocht naar energiebesparende AI-hardware.

Hun TPU, beschreven op in een artikel in Nature Electronics, is gebouwd op een systolische arrayarchitectuur die parallelle 2-bits integer vermenigvuldigen-accumuleren bewerkingen mogelijk maakt. Met ongeveer 3000 koolstofnanobuis-veldeffecttransistors die het zware werk doen, kan de chip convolutie- en matrixvermenigvuldigingstaken aan zonder al te veel energie te verbruiken.

We hebben met succes 's werelds eerste tensorprocessorchip (TPU) ontwikkeld op basis van koolstofnanobuisjes, we werden geïnspireerd door de snelle ontwikkeling van AI-toepassingen en TPU door Google.

Het team heeft hun fabricageproces zo verfijnd dat de halfgeleiders 99,9999% zuiver zijn met superzuivere oppervlakken, wat leidt tot transistors met een hoge aan-stroomdichtheid en betrouwbare prestaties. Ze deden enkele simulaties op systeemniveau en ontdekten dat een 8-bits TPU gemaakt met deze nanobuis-transistors op 850 MHz zou kunnen draaien en een energie-efficiëntie van 1 tera-operatie per seconde per watt zou kunnen leveren - en dat alles met een lager energieverbruik.

Toen ze een vijflaags convolutioneel neuraal netwerk samenstelden dat deze TPU gebruikte, kon het een nauwkeurigheid tot 88% halen bij het herkennen van MNIST-afbeeldingen terwijl het slechts 295μW stroom nodig had. Dat is veel beter dan wat we hebben gezien van de huidige convolutieversnellingshardware.

Natuurlijk is het praktische gebruik van deze huidige TPU van 180nm-klasse misschien wat beperkt, maar de onderzoekers denken dat hun werk een grote stap voorwaarts is in de richting van het maken van de volgende generatie energie-efficiënte AI-hardware die gebaseerd is op koolstofnanobuisjes-technologie.