KAIST ngày 7/8 cho biết nhóm nghiên cứu của trường đã phát triển một thiết bị bán dẫn AI có khả năng tự điều chỉnh tốc độ phản hồi theo tốc độ biến thiên của dữ liệu đầu vào.

Theo KAIST, nhóm của Giáo sư Choi Shin-hyun, thuộc Khoa Kỹ thuật Điện và Điện tử và Trường Sau đại học Kỹ thuật Bán dẫn, đã phát triển “memtransistor động lập trình” (PDM) cùng mảng tích hợp của thiết bị này.

Memtransistor là thế hệ bán dẫn mới kết hợp chức năng lưu trữ và tính toán trong cùng một linh kiện. Nhờ có thể vừa xử lý dữ liệu vừa ghi nhớ trạng thái trước đó, thiết bị có thể điều chỉnh cách phản hồi theo đặc tính của tín hiệu đầu vào.

KAIST cho biết các chip AI hiện nay thường có tốc độ phản hồi và thời gian duy trì trạng thái gần như cố định, nên khó tối ưu khi phải xử lý đồng thời các loại dữ liệu có tốc độ thay đổi khác nhau.

Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu tích hợp vào một transistor cả lớp lưu trữ điện tích để giữ thông tin điện và lớp bẫy điện tử để điều chỉnh tốc độ phản hồi. Khi dữ liệu được đưa vào, PDM xử lý thông tin ở lớp lưu trữ điện tích, còn lớp bẫy điện tử sẽ kiểm soát thời gian thiết bị trở về trạng thái ban đầu. Nhờ đó, linh kiện có thể tự chọn đặc tính phản hồi phù hợp với tốc độ thay đổi của dữ liệu.

Kết quả thử nghiệm cho thấy thời gian để thiết bị trở về trạng thái ban đầu sau khi phản hồi tín hiệu đầu vào có thể điều chỉnh trong khoảng 5 lần. Đặc tính tần số dùng để xử lý các tín hiệu lặp nhanh cũng có thể điều chỉnh với biên độ hơn 10 lần.

Trong thử nghiệm dự báo chuỗi thời gian có cả dữ liệu biến thiên nhanh và chậm, sai số dự báo của PDM giảm tối đa 40 lần so với các thiết bị bán dẫn có đặc tính cố định hiện nay.

Nhóm nghiên cứu cũng chế tạo mảng gồm nhiều PDM được kết nối với nhau. Thử nghiệm cho thấy hệ thống này đạt độ chính xác tương đương các hệ AI dựa trên phần mềm, nhưng tiêu thụ ít điện hơn.

Một điểm đáng chú ý khác là thiết bị có tính không bay hơi, tức vẫn giữ được đặc tính phản hồi đã thiết lập ngay cả khi không được cấp nguồn. Theo nhóm nghiên cứu, PDM tương thích với quy trình CMOS đang được sử dụng trong sản xuất bán dẫn thương mại, qua đó mở ra khả năng sản xuất hàng loạt và thương mại hóa.

Giáo sư Choi Shin-hyun cho biết nhóm đã hiện thực hóa một chip AI có thể phản hồi theo cách phù hợp nhất với tốc độ thay đổi của dữ liệu. Ông kỳ vọng đây sẽ là công nghệ cốt lõi giúp nâng hiệu năng và giảm tiêu thụ điện cho nhiều thiết bị AI như xe tự lái, robot và thiết bị đeo.

Nghiên cứu có sự tham gia của nghiên cứu sinh tiến sĩ Kim Dae-won tại Trường Sau đại học Kỹ thuật Bán dẫn KAIST với vai trò đồng tác giả thứ nhất. Các đồng tác giả còn có nhà nghiên cứu Oh Young-taek thuộc Samsung Electronics Semiconductor Research Center và Fellow Lee Jae-deok, trong khi Giáo sư Choi Shin-hyun là tác giả liên hệ. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications vào tháng 7.