Samsung представила отчет о новых разработках в области технологии MRAM Magnetoresistive Random-Access Memory). Компания заявила, что нашла способ сделать вычисления в оперативной памяти практичными с использованием данной технологии. 

Будучи энергонезависимой памятью, массивы MRAM обеспечивают сохранность данных до 10 лет при температуре 200°C, выдерживают до 10⁶ циклов перезаписи и 10¹² циклов чтения. Помимо высокой надежности, MRAM демонстрирует хороший уровень выхода продукта (всего 0,1% отбраковки). Технология MRAM позволит преодолеть достигнутый предел миниатюризации элементов памяти. Кроме того, она может эксплуатироваться в самых различных условиях, что делает ее оптимальной для различных устройств интернета вещей.

Технология магниторезистивной памяти с произвольным доступом известна уже более десяти лет, и Samsung впервые объявила о серьезных разработках почти три года. В стандартной компьютерной архитектуре данные хранятся в микросхемах памяти, а вычисления данных выполняются в отдельных микросхемах процессора. Напротив, вычисления в памяти позволяют как хранить данные, так и проводить вычисления в сети памяти. Поскольку это позволяет обрабатывать большой объем данных, хранящихся в самой сети памяти, без необходимости их перемещения, энергопотребление существенно снижается. Таким образом, вычисления в памяти стали одной из многообещающих технологий для производства маломощных полупроводниковых микросхем следующего поколения с искусственным интеллектом.

Самым большим недостатком MRAM является то, что для большой емкости памяти требуется много места. Это означает, что технология не подходит для большинства потребительских устройств, которым для полноценной работы требуется память порядка нескольких гигабайт. 

Samsung изучает возможности использования MRAM на рынках IoT и AI. Именно наработки в сфере AI стали центром нынешнего объявления компании. По сути, вычисления в памяти — это то, как работает человеческий мозг, и эмуляция этой функции — с помощью так называемых «нейроморфных» компьютеров, таких как Intel Loihi, — привела к некоторым прорывам в исследованиях ИИ.

Нейроморфным компьютерам не требуется большой объем памяти из-за особенностей их работы. Вместо этого каждый синапс в сети имеет максимум пару сотен килобайт оперативной памяти. 

Еще одна трудность связана с низким сопротивлением MRAM, из-за которого она не может использовать преимущество снижения энергопотребления в стандартной архитектуре вычислений в памяти. Исследователи Samsung предложили решить эту проблему с помощью архитектурной инновации. Им удалось разработать микросхему массива MRAM, которая демонстрирует вычисления в памяти, заменив стандартную архитектуру вычислений в памяти с «текущей суммой» на новую архитектуру вычислений в памяти с «суммой сопротивлений». Компания утверждает, что добилась эффективности вычислений в памяти, запустив ИИ для классификации изображений на схемах MRAM и достигнув точности 98% для распознавания рукописных цифр и 93% — для распознавания лиц.

Samsung ожидает, что ее MRAM найдет применение в «технологиях чипов AI с низким энергопотреблением следующего поколения», и особо упомянула нейроморфные вычисления в качестве возможного варианта использования.

В 2020 году инженеры Массачусетского технологического института показали «мозг на кристалле». Будучи по размерам меньше куска конфетти, он состоит из десятков тысяч искусственных синапсов мозга или мемристоров — кремниевых компонентов, имитирующих работу синапсов по передаче информации в человеческий мозг. Устройство смогло обрабатывать изображения.