清华大学成功研制全球首颗支持片上学习忆阻器存算一体芯片 ssd新闻存储新闻

清华大学成功研制全球首颗支持片上学习忆阻器存算一体芯片

2023-10-11

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据清华大学10月9日消息，清华大学集成电路学院教授吴华强、副教授高滨团队基于存算一体计算范式，研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习（机器学习能在硬件端直接完成）的忆阻器存算一体芯片，在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破，有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域发展。相关成果在线发表于最新一期的《科学》杂志。

记忆电阻器（Memristor，忆阻器），是继电阻、电容、电感之后的第四种电路基本元件。它可以在断电之后，仍能「记忆」通过的电荷，被当做新型纳米电子突触器件。早在1946年，「计算机之父」冯·诺依曼提出并定义了计算机架构，采用二进制的编码，由存储器和处理器分别完成数据存储和计算。但是，随着人工智能等应用对数据存储和计算需求的不断提升，数据来回「搬运」处理，耗时长，功耗大，还可能存在「交通堵塞」的风险。

2020年，钱鹤、吴华强团队基于多阵列忆阻器，搭建了一个全硬件构成的完整存算一体系统，在这个系统上高效运行了卷积神经网络算法，成功验证了图像识别功能，比图形处理器芯片的能效高两个数量级，大幅提升了计算设备的算力，实现了以更小的功耗和更低的硬件成本完成复杂的计算。

相同任务下，该芯片实现片上学习的能耗仅为先进工艺下专用集成电路（ASIC）系统的1/35，同时有望实现75倍的能效提升。

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