Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc cùng Korea Atomic Energy Research Institute ngày 19/3 cho biết một nhóm nghiên cứu liên ngành đã lần đầu xác nhận chip AI thế hệ mới có thể vận hành ổn định trong môi trường bức xạ vũ trụ.

Nhóm nghiên cứu gồm Viện Nghiên cứu Bức xạ Tiên tiến trực thuộc Korea Atomic Energy Research Institute, Đại học Quốc gia Chungbuk và IMEC của Bỉ. Kết quả thử nghiệm cho thấy transistor synaptic trên nền vật liệu indium-gallium-zinc oxide (IGZO) vẫn duy trì các đặc tính cốt lõi ngay cả dưới mức bức xạ cao.

Theo nhóm nghiên cứu, khi công nghệ thăm dò không gian phát triển nhanh, việc bảo đảm khả năng chịu bức xạ cho các linh kiện bán dẫn dùng để xử lý AI và phân tích dữ liệu lớn trong môi trường ngoài Trái Đất đang trở thành một thách thức kỹ thuật quan trọng. Trên cơ sở đó, nhóm đã chế tạo transistor synaptic dựa trên IGZO để đánh giá khả năng ứng dụng của chip AI trong không gian.

IGZO là vật liệu bán dẫn thế hệ mới có đặc tính mỏng, trong suốt và hiệu suất điện tốt, được xem là ứng viên quan trọng cho màn hình và linh kiện logic thế hệ tiếp theo. Trong khi đó, transistor synaptic mô phỏng khớp synap của não người, cho phép thực hiện các tác vụ AI hiệu quả với mức tiêu thụ điện năng thấp.

Để thử nghiệm, nhóm sử dụng máy gia tốc proton của viện, chiếu chùm proton năng lượng cao 33 MeV lên linh kiện. Mức chiếu xạ được thiết lập tương đương với việc thiết bị tiếp xúc bức xạ vũ trụ trong hơn 20 năm ở quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, cao hơn tuổi thọ vận hành phổ biến 5-15 năm của các vệ tinh quỹ đạo thấp.

Kết quả đo kiểm sau chiếu xạ cho thấy một số chỉ số suy giảm nhẹ, như dòng vận hành. Tuy nhiên, khả năng chuyển mạch - chức năng cốt lõi của chất bán dẫn - cùng độ dẻo synap, yếu tố then chốt của linh kiện neuromorphic, vẫn được duy trì ổn định.

Đáng chú ý, trong mô phỏng điện toán neuromorphic dưới điều kiện chiếu xạ bằng bài toán nhận dạng chữ viết tay MNIST, hệ thống đạt độ chính xác 92,61%. Nhóm cũng triển khai hệ thống reservoir computing phù hợp với xử lý dữ liệu chuỗi thời gian và xác nhận khả năng xử lý ở mức 4-bit, qua đó cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tế trong môi trường bức xạ vũ trụ.

Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ một chương trình hỗ trợ của Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc. Trong đó, nhóm của giáo sư Cho Byeong-jin tại Đại học Quốc gia Chungbuk phụ trách chế tạo và đánh giá đặc tính linh kiện; nhà nghiên cứu chính Kang Chang-gu của Korea Atomic Energy Research Institute đảm nhiệm thiết kế và phân tích thí nghiệm chiếu proton; còn tiến sĩ Yoo Tae-jin từ IMEC hỗ trợ diễn giải kết quả.

Công trình đã được đăng trên số tháng 3 của tạp chí quốc tế Journal of Semiconductor Processing and Materials Science.

Ông Oh Dae-hyeon, Vụ trưởng Chính sách Công nghệ Chiến lược Tương lai thuộc Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, đánh giá kết quả này cho thấy các hệ thống AI có thể tiếp tục vận hành trong những môi trường cực hạn như vũ trụ. Ông cho biết Hàn Quốc sẽ tiếp tục hỗ trợ nhằm bảo đảm và làm chủ các công nghệ nền tảng cốt lõi trong lĩnh vực chip AI phục vụ hàng không vũ trụ.