Hindistan Bilim Enstitüsü’ndeki (IISc) araştırmacılar, çoğu elektronik cihazda bulunan dijital yongalardan daha hızlı ve daha az güç gerektiren yeni nesil analog bilgi işlem yonga setleri oluşturmak için bir tasarım çerçevesi geliştirdiler.
Bengaluru merkezli IISc Salı günü yaptığı açıklamada, yeni tasarım çerçevelerini kullanarak ekip, ARYABHAT-1 (AI Görevleri için Analog Yeniden Yapılandırılabilir Teknoloji ve Önyargı Ölçeklenebilir Donanım) adlı bir analog yonga seti prototipi oluşturdu.
“Bu tür yonga seti, nesne veya konuşma tanıma gibi Yapay Zeka (AI) tabanlı uygulamalar için – Alexa veya Siri’yi düşünün – veya yüksek hızlarda büyük paralel hesaplama işlemleri gerektiren uygulamalar için özellikle yararlı olabilir” dedi.
Çoğu elektronik cihaz, özellikle bilgi işlem içerenler, tasarım süreci basit ve ölçeklenebilir olduğu için dijital çipler kullanır.
“Ancak analogun avantajı çok büyük. Analog yonga setini geliştirme çabalarına öncülük eden IISc, Elektronik Sistemler Mühendisliği Bölümü’nde (DESE) Yardımcı Doçent olan Chetan Singh Thakur, güç ve boyutta büyük gelişmeler elde edeceksiniz,” diye açıklıyor.
Kesin hesaplamalar gerektirmeyen uygulamalarda, analog hesaplama, dijital hesaplamadan daha iyi performans gösterme potansiyeline sahiptir, çünkü birincisi daha enerji verimlidir.
Ancak, analog çipleri tasarlarken üstesinden gelinmesi gereken birkaç teknoloji engeli vardır. Dijital çiplerin aksine, analog işlemcilerin test edilmesi ve birlikte tasarlanması zordur. Büyük ölçekli dijital işlemciler, üst düzey bir kod derlenerek kolayca sentezlenebilir ve aynı tasarım, farklı teknoloji geliştirme nesilleri arasında (örneğin, 7 nm’lik bir yonga setinden 3 nm’lik bir yonga setine) minimum değişikliklerle taşınabilir. Beyan söz konusu.
Analog çipler kolayca ölçeklenmediğinden, yeni nesil teknolojiye veya yeni bir uygulamaya geçerken bireysel olarak özelleştirilmeleri gerekir – tasarımları pahalıdır, dedi.
Diğer bir zorluk ise, analog tasarım söz konusu olduğunda güç ve alanla hassasiyet ve hızdan ödün vermenin kolay olmadığıdır, diye ekledi.
Dijital tasarımda, aynı çipe mantık birimleri gibi daha fazla bileşen eklemek, hassasiyeti artırabilir ve çalıştıkları güç, cihaz performansını etkilemeden ayarlanabilir.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için ekip, tasarlanmış tıpkı dijital işlemciler gibi ölçeklenen analog işlemcilerin geliştirilmesine izin veren yeni bir çerçeve. Yonga seti yeniden yapılandırılabilir ve programlanabilir, böylece aynı analog modüller farklı nesil süreç tasarımı ve farklı uygulamalar arasında taşınabilir.
Thakur, “Aynı tür çipi, tıpkı dijital tasarım gibi, 180 nm’de veya 7 nm’de sentezleyebilirsiniz” dedi.
Araştırmacılar, ARYABHAT’ta farklı makine öğrenimi mimarilerinin programlanabileceğini ve dijital işlemciler gibi geniş bir sıcaklık aralığında sağlam bir şekilde çalışabileceğini söyledi. Mimarinin de “önyargılı ölçeklenebilir” olduğunu eklediler – voltaj veya akım gibi çalışma koşulları değiştirildiğinde performansı aynı kalıyor. Bu, aynı yonga setinin ultra enerji verimli Nesnelerin İnterneti (IoT) uygulamaları veya nesne algılama gibi yüksek hızlı görevler için yapılandırılabileceği anlamına gelir.
Tasarım çerçevesi, IISc öğrencisi Pratik Kumar’ın doktora çalışmasının bir parçası olarak ve Washington Üniversitesi, St Louis (WashU), McKelvey Mühendislik Okulu’nda Profesör olan ve aynı zamanda WashU’nun McDonnell Akademisi Büyükelçisi olarak görev yapan Shantanu Chakrabartty ile işbirliği içinde geliştirildi. IISc.
Daha önce önyargı ölçeklenebilir analog devreler önermiş olan Chakrabartty, “Analog önyargı ölçeklenebilir hesaplama teorisinin gerçekte ve pratik uygulamalar için tezahür ettiğini görmek güzel” dedi.
Araştırmacılar bulgularını şu anda akran incelemesi altında olan iki baskı öncesi çalışmada özetlediler. Açıklamada, ayrıca patent başvurusunda bulundukları ve teknolojiyi ticarileştirmek için endüstri ortaklarıyla birlikte çalışmayı planladıkları belirtildi.
