告别晶体管迎来忆容器：AI芯片可用电场而非电流执行计算

2024年02月04日　来源：科技日报(记者张梦然)

运行生成式人工智能(AI)系统，不仅硬件成本高昂，而且能耗惊人。德国的初创公司塞姆龙开发出一种创新的AI芯片设计方法，率先使用神经网络控制设备——忆容器为其3D芯片供电。这有可能彻底改变节能计算技术。

不同于传统的晶体管，塞姆龙的芯片使用的是电场而不是电流。由传统半导体材料制成的忆容器可存储能量并控制电场，不仅提高了能源效率，还降低了制造成本，使消费电子产品也能运行AI模型。

　　塞姆龙芯片是一种多层组织结构，核心原理是电荷屏蔽：通过屏蔽层控制顶部电极和底部电极之间的电场。屏蔽层由芯片内存管理，可存储AI模型的各种“权重”。权重就像模型中的旋钮，在训练和处理数据时操纵和微调其性能。

电场方法大幅减少了电子在芯片中的运动，减少了能耗和热量。利用电场的降温特性，在单个芯片上放置数百层电容器。塞姆龙芯片实现了超过3500TOPS/W(每瓦每秒万亿次运算)的能效，是现有技术的35-300倍。

使用电子设备经常出现“充电焦虑”。除了电池续航不足，主要是芯片的能耗较高。如今，普通硅基芯片遭遇到摩尔定律的“天花板”。亟待采用新材料、新设计方式的芯片问世，以提供性能更强大、更节能的电子产品。