Neuroni e sinapsi a transistor singolo fabbricati utilizzando un processo CMOS al silicio standard. Sono co-integrati sullo stesso wafer da 8 pollici. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
I ricercatori KAIST hanno fabbricato un hardware neuromorfo altamente scalabile ispirato al cervello co-integrando neuroni e sinapsi a singolo transistor. Utilizzando la tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) al silicio standard, ci si aspetta che l'hardware neuromorfo riduca il costo del chip e semplifichi le procedure di fabbricazione.
Il team di ricerca guidato da Yang-Kyu Choi e Sung-Yool Choi ha prodotto neuroni e sinapsi basati su un singolo transistor per hardware neuromorfo altamente scalabile e ha mostrato la capacità di riconoscere testo e immagini del viso. Questa ricerca è stata pubblicata su Science Advances il 4 agosto.
L'hardware neuromorfo ha attirato molta attenzione a causa delle sue funzioni di intelligenza artificiale, ma consumando una potenza ultra bassa inferiore a 20 watt imitando il cervello umano. Per far funzionare l'hardware neuromorfo, un neurone che genera un picco quando integra un certo segnale, e sono necessarie una sinapsi che ricordi la connessione tra due neuroni, proprio come il cervello biologico. Però, poiché neuroni e sinapsi costruiti su circuiti digitali o analogici occupano un ampio spazio, c'è un limite in termini di efficienza hardware e costi. Poiché il cervello umano è composto da circa 10 11 neuroni e 10 14 sinapsi, è necessario migliorare il costo dell'hardware per applicarlo ai dispositivi mobili e IoT.
Per risolvere il problema, il team di ricerca ha imitato il comportamento dei neuroni biologici e delle sinapsi con un singolo transistor, e li ha co-integrati su un wafer da 8 pollici. I transistor neuromorfici fabbricati hanno la stessa struttura dei transistor per memoria e logica che sono attualmente prodotti in serie. Inoltre, i transistor neuromorfici hanno dimostrato per la prima volta che possono essere implementati con una "struttura Janus" che funziona sia come neurone che come sinapsi, proprio come le monete hanno testa e croce.
Il professor Yang-Kyu Choi ha affermato che questo lavoro può ridurre drasticamente il costo dell'hardware sostituendo i neuroni e le sinapsi che erano basati su complessi circuiti digitali e analogici con un singolo transistor. "Abbiamo dimostrato che i neuroni e le sinapsi possono essere implementati utilizzando un singolo transistor, " disse Joon-Kyu Han, il primo autore. "Cointegrando neuroni e sinapsi a singolo transistor sullo stesso wafer utilizzando un processo CMOS standard, il costo hardware dell'hardware neuromorfo è stato migliorato, che accelererà la commercializzazione dell'hardware neuromorfo, " Han aggiunto. Questa ricerca è stata supportata dalla National Research Foundation (NRF) e dall'IC Design Education Center (IDEC).
