紙屑大小的芯片，也能當成超算用？MIT用「銀-硅-銅合金」模擬突觸，造出記憶力超強的芯片

MIT 又在 AI 芯片領域做出了新的突破。

他們用銀硅銅合金造出了憶阻器，來模擬人腦中的突觸。

用這種技術造出來的芯片，每個芯片只有紙屑那麼大，而每平方毫米卻有數萬個憶阻器，能夠 " 記憶 " 圖像的高清細節。

真是邊緣計算的福音。研發團隊還説，這項技術最終能讓手機等便攜設備擁有超算一樣的性能，甚至不怎麼費電、不需要聯網。

真可謂超算一指尖，滿滿想象力。

這項研究發在了《自然 - 納米技術》上。

憶阻器：扮演突觸的晶體管

這項新技術的關鍵，在於憶阻器。

憶阻器是一種特別的晶體管，研究人員用它來模擬人神經系統中的突觸，也就是兩個神經元之間連接的部分，負責把一個神經元的信號傳導到下一個神經元中去。

傳統的晶體管只能在 0 和 1 之間變換，但憶阻器可並不只有這兩種狀態，它提供的值是梯度變化的，因此，收到的信號越強，憶阻器的值也就越大。

這種設定看起來十分美好，單個晶體管的值不再是僅有二元的狀態，能夠梯度變化，也就是一個頂過去 N 個，效率大大提升。

然而，已有的憶阻器並不是一種特別成熟的技術。

憶阻器本身有正極和負極，中間有介質。如果一極接電，那麼就會有離子穿越介質，跑到另一極去。

已有的憶阻器裏，如果電壓比較大，導電通道也比較大，那麼上述離子穿越的過程效果是比較好的。

但是如果電流不夠大，導電通道也不夠大，那效果就不夠好了。

因此，為了讓憶阻器這種厲害的晶體管發揮作用，MIT 的研究者們設計了另一種製造憶阻器的方法。

銀 + 硅 + 銅，憶阻器 +1

那，要怎麼才能造出更好的憶阻器呢？

研究者們想到了用合金的方式。

他們用硅來做憶阻器的負極，用銀來做憶阻器的正極，然後加入少量的銅。

銅既可以與銀結合，也可以與硅結合，就像一座橋樑，連接了銀和硅兩端。

單個的憶阻器就造好了，然後他們在一平方毫米的硅片上放了上萬個憶阻器，組成了一個芯片。

圖像處理能力

芯片造好之後，他們就用美國隊長的圖片來做測試。

圖片中的一個像素相當於芯片裏的一個憶阻器，根據每個像素的顏色調整每個憶阻器的電導。

第三行是這次新憶阻器芯片的結果，芯片可以 " 記住 " 圖像，使其重複出現。

此外，還可以運行特定的程序，針對圖片做鋭化、模糊等各種各種處理方式。

MIT 出品

這項研究，來自 MIT 的 Jeehwan Kim 教授的實驗室。

Kim 教授 2015 年進入 MIT 機械工程系擔任助理教授，此前在 IBM 做了不少關於太陽能薄膜電池、石墨烯等相關的研究，曾被 IBM 授予 "Master Inventor" 頭銜，甚至因為石墨烯的研究曾經獲得過美國能源部 150 萬美元的獎金。

論文的三位共同一作均是這個實驗室的博士後 / 博士生 :

Hanwool Yeon，是這個實驗室的博士後，首爾大學材料科學博士，主要研究半導體和柔性電子器件及可穿戴設備。

Peng Lin，也是這個實驗室的博士後，馬薩諸塞大學電氣與計算機工程博士，他在這篇論文的主角憶阻器方面研究了多年。

Chanyeol Choi，MIT EECS 的博士生，也曾經在高通擔任硬件工程師。

論文傳送門

Alloying conducting channels for reliable neuromorphic computing

鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-020-0694-5

參考鏈接：

https://techcrunch.com/2020/06/08/mits-tiny-artificial-brain-chip-could-bring-supercomputer-smarts-to-mobile-devices/

http://news.mit.edu/2020/thousands-artificial-brain-synapses-single-chip-0608

— 完 —