Італійські вчені створили чип, що споживає у 5000 разів менше енергії за аналоги

Італійські дослідники з Міланського політехнічного університету під керівництвом професора Даніеле Лельміні розробили інноваційний інтелектуальний чип, здатний радикально змінити підхід до високопродуктивних обчислень.

Новий пристрій, створений у межах міжнародного проєкту ANIMATE, демонструє можливість скорочення енергоспоживання обчислювальних систем до 5000 разів порівняно з традиційними цифровими аналогами.

Основна проблема сучасних комп’ютерів полягає у необхідності постійного переміщення даних між пам’яттю та процесором, що призводить до значних втрат енергії та затримок. Розробка італійських вчених базується на концепції аналогових обчислень безпосередньо в оперативній пам’яті (CL-IMC). Такий підхід усуває внутрішній «трафік» даних, оскільки обчислення виконуються безпосередньо в масиві пам’яті.

Проєкт ANIMATE отримав значну підтримку від Європейської дослідницької ради (ERC) у вигляді гранту на суму близько 2,7 мільйона євро (що на момент виділення відповідало приблизно 2,9 мільйона доларів США). Результатом п’ятирічної роботи став повністю інтегрований аналоговий прискорювач, здатний ефективно вирішувати як лінійні, так і нелінійні системи рівнянь.

Технічно чип реалізований за стандартною КМОП-технологією (комплементарний метал-оксид-полупроводник), що робить його повністю сумісним із сучасними промисловими процесами виробництва кремнієвих мікросхем. Архітектура пристрою включає дві матриці розміром 64 на 64 програмовані резистивні комірки пам’яті на базі SRAM. Завдяки вбудованим операційним підсилювачам та аналого-цифровим перетворювачам, чип обробляє складні операції без залучення зовнішнього процесора.

Випробування, результати яких опубліковані в журналі Nature Electronics, підтвердили, що новий чип забезпечує точність, порівнянну з цифровими системами, але при цьому займає меншу площу на кремнієвій підкладці та працює значно швидше.

Сфера застосування такої технології надзвичайно широка: від центрів обробки великих даних та систем штучного інтелекту до робототехніки, навігації та розгортання мереж зв’язку поколінь 5G і 6G. Наразі команда розробників працює над впровадженням інновації в реальні комерційні додатки, що дозволить суттєво знизити глобальні витрати на цифрову інфраструктуру.