I ricercatori dell'Università di Pechino sviluppano la prima unità di elaborazione tensoriale al mondo basata su nanotubi di carbonio

I ricercatori dell'Università di Pechino hanno compiuto un'impresa impressionante: hanno sviluppato la prima unità di elaborazione tensoriale (TPU) utilizzando transistor a nanotubi di carbonio. Si tratta di un'impresa enorme nella ricerca di hardware AI a risparmio energetico.

La loro TPU, descritta in dettaglio su in un articolo pubblicato su Nature Electronics in Nature Electronics, è costruita su un'architettura di array sistolico che consente operazioni parallele di moltiplicazione-accumulazione di numeri interi a 2 bit. Con circa 3.000 transistor a effetto campo a nanotubi di carbonio che fanno il lavoro pesante, il chip può gestire compiti di convoluzione e moltiplicazione matriciale senza consumare troppa energia.

Abbiamo sviluppato con successo il primo chip di processore tensoriale (TPU) al mondo basato sui nanotubi di carbonio, ispirandoci al rapido sviluppo delle applicazioni AI e al TPU di Google.

Il team ha messo a punto il processo di produzione in modo che i semiconduttori siano puri al 99,9999% con superfici super pulite, portando a transistor con alte densità di corrente di accensione e prestazioni affidabili. Hanno effettuato alcune simulazioni a livello di sistema e hanno scoperto che una TPU a 8 bit realizzata con questi transistor a nanotubi potrebbe funzionare a 850 MHz e offrire un'efficienza energetica di 1 tera-operazione al secondo per watt, il tutto consumando meno energia.

Quando hanno messo insieme una rete neurale convoluzionale a cinque strati utilizzando questa TPU, è stata in grado di raggiungere un'accuratezza fino all'88% nel riconoscimento delle immagini MNIST, con un consumo energetico di soli 295μW. È molto meglio di quanto abbiamo visto con l'attuale hardware di accelerazione convoluzionale.

Certo, l'uso pratico di questa TPU di classe 180nm potrebbe essere un po' limitato, ma i ricercatori ritengono che il loro lavoro rappresenti un grande balzo in avanti verso la creazione di un hardware AI di nuova generazione, efficiente dal punto di vista energetico e basato sulla tecnologia dei nanotubi di carbonio.