计算和存储同时... 类脑“神经形态半导体”时代即将到来
发表时间：2022-01-24 09:35:21 作者： 来源：互联网
半导体公司正在加速开发神经形态 半导体，将存储半导体和处理器集成为一体，其运作方式类似于人脑。这是因为能够以低功耗产生高性能的神经形态半导体正在成为处理快速增长数据的替代方案。神经形态半导体被广泛用于自动驾驶和超越物联网 ( IoT ) 的人工智能 ( AI ) 机器人的开发。
据电子行业24日消息，三星电子已选择神经形态半导体作为未来技术，并正在开发该技术。去年，三星电子与哈佛大学自然电子学研究员发表了一篇关于神经形态半导体视觉的论文。三星电子希望能够通过使用纳米电极测量和复制来自大脑神经网络中神经元的电信号，然后将研究结果应用于半导体来制造神经形态半导体。三星电子最近实现了世界上第一个基于磁阻存储器（M-RAM）的内存
计算，它结合了 DRAM 和 NAND 闪存的优点。内存计算是一种在内存中并行执行数据操作和存储的技术。三星电子认为，内存计算研究将有助于开发神经形态半导体。
一种模仿大脑神经网络中突触如何工作的晶体管。/由延世大学提供
当前的计算技术使用串联连接的负责算术和存储（短期和长期）的半导体。计算的中央处理器 ( CPU ) 和存储的存储半导体分别执行每个任务。CPU和内存的性能随着半导体微处理的进步而提高，但连接两个半导体交换数据的性能并没有太大变化。
另一方面，神经形态半导体是指像人类神经网络的结构一样，通过将所有芯片并行连接，可以同时进行计算和存储的技术。尽管它与可以操作和存储的内存计算是相同的概念，但与内存计算相比，它是一种进化的技术，因为它利用了大脑神经网络的结构。神经形态半导体中的元素负责人脑的神经元（操作），而记忆起到突触（记忆）的作用。这就是为什么强调同时存储和处理爆炸性增长数据的神经形态半导体的重要性的原因。
与传统半导体相比，神经形态半导体的最大优势在于其高度集成（一个半导体芯片中的元件数量）。去年 8 月，由韩国科学技术研究院 ( KAIST ) 电气与电子工程系的一个研究团队开发的神经形态半导体，其密度是市场上CPU的3500倍。这意味着计算处理能力比现有CPU快数千倍。
一种模仿人脑神经网络的神经形态半导体。/ 三星电子提供
IBM被认为是神经形态半导体开发领域最先进的公司。IBM于2014 年推出了神经形态半导体 Truenos 。然而，据评估，它未能实现神经形态半导体的强项——低功率和精度。英特尔已经超越IBM，在神经形态半导体领域处于领先地位。英特尔于2017 年推出了神经形态半导体Loihi芯片，其搜索和计算处理能力比传统CPU快1000倍，传输速度快100倍。2020 年，英特尔推出了 Pohoiki Springs，这是一种连接760个 Loihi芯片的神经形态研究系统。Pohoiki Springs 是一种神经形态半导体，当动物闻到气味时，它会复制大脑中出现的电信号，并且具有与老鼠相当的嗅觉。
在韩国，三星电子和SK海力士正在加快神经形态半导体的开发。2016年SK海力士2013年与斯坦福大学签署联合研发协议，启动相关研究。SK海力士与SK Telecom、SK Square组成ICT联盟，参与AI半导体（Sapion）的开发。SK海力士制定了一项计划，专注于下一代人工智能半导体神经形态半导体市场。
同时，对包括神经形态半导体在内的人工智能半导体的整体需求预计将稳步扩大，从移动、汽车和家用电器扩展到服务器和云等数据中心。据市场研究机构 Gartner 称，人工智能半导体市场预计将从2020 年的331.48亿美元（约合395919亿韩元）增长到2025 年的767.7亿美元（约合91万亿韩元）。6940亿）预计将增长。
☞ 神经形态半导体
是指模仿人脑结构制成的半导体芯片。神经形态的字典含义是“具有神经的形式”。在1990 年代，证实了神经元、大脑的神经细胞和连接神经元的纽带突触的信号转导方法类似于半导体中晶体管的操作方法。半导体行业在2000 年代开始全面发展，相信类似大脑工作方式的半导体芯片将成为下一代半导体技术。与传统计算中负责计算的中央处理器（ CPU ）和存储信息的内存分开存在不同，神经形态半导体可以像人脑一样同时进行计算和存储，因此功耗和计算速度都很快。有这个。这使得通过并行连接大量数据来执行复杂的计算、推理和学习成为可能。神经形态半导体有望用于下一代技术，如自动驾驶汽车、物联网 ( IoT )、语音识别、人工智能 ( AI ) 和机器人。
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