Samsung Electronics, pemimpin dunia dalam teknologi semikonduktor canggih, hari ini mengumumkan demonstrasi komputasi dalam memori pertama di dunia yang berbasis pada MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory). Makalah tentang inovasi ini dipublikasikan secara daring oleh Nature pada 12 Januari (GMT), dan akan segera dipublikasikan dalam edisi cetak Nature mendatang. Berjudul ‘Susunan perangkat memori magnetoresistif untuk komputasi dalam memori’, makalah ini menunjukkan kepemimpinan Samsung dalam teknologi memori dan upayanya untuk menggabungkan semikonduktor memori dan sistem untuk chip kecerdasan buatan (AI) generasi berikutnya.
Penelitian ini dipimpin oleh Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) bekerja sama erat dengan Samsung Electronics Foundry Business and Semiconductor R&D Center. Penulis pertama makalah ini, Dr. Seungchul Jung, Peneliti Staf di SAIT, dan penulis korespondensi Dr. Donhee Ham, Fellow SAIT dan Profesor Universitas Harvard serta Dr. Sang Joon Kim, Wakil Presiden Teknologi di SAIT, mempelopori penelitian ini.
Dalam arsitektur komputer standar, data disimpan dalam chip memori dan komputasi data dijalankan dalam chip prosesor yang terpisah.
Sebaliknya, komputasi dalam memori adalah paradigma komputasi baru yang berupaya melakukan penyimpanan data dan komputasi data dalam jaringan memori. Karena skema ini dapat memproses sejumlah besar data yang disimpan dalam jaringan memori itu sendiri tanpa harus memindahkan data, dan juga karena pemrosesan data dalam jaringan memori dijalankan dengan cara yang sangat paralel, konsumsi daya berkurang secara substansial. Dengan demikian, komputasi dalam memori telah muncul sebagai salah satu teknologi yang menjanjikan untuk mewujudkan chip semikonduktor AI berdaya rendah generasi berikutnya.
Karena alasan ini, penelitian tentang komputasi dalam memori telah dilakukan secara intensif di seluruh dunia. Memori nonvolatil, khususnya RRAM (Resistive Random Access Memory) dan PRAM (Phase-change Random Access Memory), telah digunakan secara aktif untuk mendemonstrasikan komputasi dalam memori. Sebaliknya, sejauh ini sulit untuk menggunakan MRAM ─ jenis memori nonvolatil lainnya ─ untuk komputasi dalam memori meskipun MRAM memiliki keunggulan seperti kecepatan operasi, daya tahan, dan produksi skala besar. Kesulitan ini berasal dari resistansi MRAM yang rendah, yang menyebabkan MRAM tidak dapat menikmati keuntungan pengurangan daya saat digunakan dalam arsitektur komputasi dalam memori standar.
Para peneliti Samsung Electronics telah memberikan solusi untuk masalah ini melalui inovasi arsitektur. Secara konkret, mereka berhasil mengembangkan chip array MRAM yang menunjukkan komputasi dalam memori, dengan mengganti arsitektur komputasi dalam memori standar ‘jumlah arus’ dengan arsitektur komputasi dalam memori ‘jumlah resistansi’ baru, yang mengatasi masalah resistansi kecil dari masing-masing perangkat MRAM.
Tim peneliti Samsung kemudian menguji kinerja chip komputasi dalam memori MRAM ini dengan menjalankannya untuk melakukan komputasi AI. Chip tersebut mencapai akurasi 98% dalam klasifikasi digit tulisan tangan dan akurasi 93% dalam mendeteksi wajah dari pemandangan.
Dengan mengantarkan MRAM ─ memori yang telah mencapai produksi skala komersial yang tertanam dalam fabrikasi semikonduktor sistem ─ ke ranah komputasi dalam memori, karya ini memperluas batas teknologi chip AI berdaya rendah generasi berikutnya.
Para peneliti juga menyarankan bahwa chip MRAM baru ini tidak hanya dapat digunakan untuk komputasi dalam memori, tetapi juga dapat berfungsi sebagai platform untuk mengunduh jaringan saraf biologis. Hal ini sejalan dengan visi elektronik neuromorfik yang baru-baru ini diajukan oleh para peneliti Samsung dalam sebuah makalah perspektif yang diterbitkan dalam jurnal Nature Electronics edisi September 2021.
“Komputasi dalam memori memiliki kemiripan dengan otak dalam arti bahwa di dalam otak, komputasi juga terjadi dalam jaringan memori biologis, atau sinapsis, titik-titik tempat neuron saling bersentuhan,” kata Dr. Seungchul Jung, penulis pertama makalah tersebut. “Faktanya, meskipun komputasi yang dilakukan oleh jaringan MRAM kami saat ini memiliki tujuan yang berbeda dari komputasi yang dilakukan oleh otak, jaringan memori solid-state tersebut di masa mendatang dapat digunakan sebagai platform untuk meniru otak dengan memodelkan konektivitas sinaps otak.”
Seperti yang disorot dalam karya ini, dengan membangun teknologi memori terdepannya dan menggabungkannya dengan teknologi semikonduktor sistem, Samsung berencana untuk terus memperluas kepemimpinannya dalam komputasi generasi mendatang dan semikonduktor AI.
Share this post