Investigadores y socios de la industria demuestran tecnología de chip de vanguardia para dispositivos conectados a IA de consumo ultra bajo

Investigadores de NUS, junto con los socios de la industria Soitec y NXP Semiconductors, han demostrado una nueva clase de sistemas de silicio que promete mejorar a pasos agigantados la eficiencia energética de los dispositivos conectados a IA. Estos avances tecnológicos mejorarán significativamente las capacidades de la industria de semiconductores en Singapur y más allá.

Esta innovación se ha demostrado en la tecnología de silicio sobre aislante (FD-SOI) completamente agotada y se puede aplicar al diseño y fabricación de componentes semiconductores avanzados para aplicaciones de IA.

La nueva tecnología de chip tiene el potencial de extender la duración de la batería de dispositivos portátiles y objetos inteligentes en un factor de 10, soportar cargas de trabajo computacionales intensas para su uso en aplicaciones de Internet de las cosas y reducir a la mitad el consumo de energía asociado con las comunicaciones inalámbricas con la nube.

El nuevo conjunto de tecnologías de chips disruptivas se promoverá a través del Consorcio Industrial FD-SOI & IoT para acelerar la adopción de la industria al reducir la barrera de diseño de entrada en los chips FD-SOI.

El 3 de mayo de 2024 se celebró un taller industrial titulado «Sistemas FD-SOI de próxima generación con eficiencia energética» para que los participantes de la industria y la comunidad de investigación compartieran y debatieran los últimos avances en tecnologías FD-SOI y mostraran las nuevas capacidades con el estado. demostraciones de última generación.

«Los dispositivos IoT a menudo funcionan con un presupuesto de energía muy limitado y, por lo tanto, requieren una energía promedio extremadamente baja para realizar de manera eficiente tareas regulares como el monitoreo de señales físicas», dijo el profesor Massimo Alioto, del Departamento de Electricidad y Tecnología de la Facultad de Diseño e Ingeniería de NUS. Ingeniería Informática y también es Director del laboratorio conjunto FD-fAbrICS (FD-SOI Always-on Intelligent & Connected Systems) donde se diseñó el nuevo conjunto de tecnologías.

«Al mismo tiempo, se exige un alto rendimiento máximo para procesar eventos de señales ocasionales con algoritmos de IA computacionalmente intensivos. Nuestra investigación nos permite de manera única reducir simultáneamente la potencia promedio y mejorar el rendimiento máximo.

«Las aplicaciones son muy variadas e incluyen ciudades inteligentes, edificios inteligentes, Industria 4.0, dispositivos portátiles y logística inteligente. Las notables mejoras energéticas obtenidas en el programa FD-fAbrICS suponen un punto de inflexión en el ámbito de los dispositivos de IA alimentados por baterías, ya que en última instancia, nos permitirá trasladar la inteligencia de la nube convencional a dispositivos miniaturizados inteligentes», afirmó el profesor Alioto, que también dirige el grupo Green IC (www.green-ic.org) en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática.

Alimentando dispositivos de inteligencia artificial con chips ultraeficientes desde el punto de vista energético

La investigación realizada por el laboratorio conjunto NUS FD-fAbrICS demostró que su tecnología de chip FD-SOI se puede implementar a escala con un diseño mejorado y una productividad de integración de sistemas para lograr un menor costo, un alcance más rápido en el mercado y una rápida adopción industrial.

«Esta innovación tiene el potencial de acelerar el tiempo de comercialización para los actores clave en el ecosistema de semiconductores de Singapur», afirmó el profesor Alioto.

«Esperamos facilitar la adopción y el despliegue de nuestras tecnologías de diseño a escala a través del Consorcio Industrial FD-SOI e IoT. Esta es una contribución significativa a la industria de la IA y los semiconductores en Singapur, ya que permite una ventaja competitiva al tiempo que reduce el desarrollo general. costo de los sistemas FD-SOI.»

Los avances en investigación del laboratorio conjunto NUS FD-fAbrICS aprovechan la experiencia y las capacidades combinadas de NUS de diferentes dominios, como circuitos digitales (Prof Massimo Alioto), comunicaciones inalámbricas (Assoc Prof Heng Chun Huat), arquitecturas de sistemas (Asst Prof Trevor Carlson) y modelos de IA (Prof. Li Haizhou). Líderes de la industria como Soitec, NXP y Dolphin Design contribuyeron a los esfuerzos de investigación en el laboratorio conjunto, que también cuenta con el apoyo de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación.

El equipo de investigación de NUS ahora está estudiando el desarrollo de nuevas clases de sistemas de silicio inteligentes y conectados que podrían admitir modelos de IA de mayor tamaño («modelos grandes») para aplicaciones de IA generativa. La descentralización resultante de la computación de la IA desde la nube hacia los dispositivos distribuidos preservará simultáneamente la privacidad, mantendrá la latencia al mínimo y evitará la avalancha de datos inalámbricos bajo la presencia simultánea de una gran cantidad de dispositivos.

Acelerar la adopción industrial de tecnologías FD-SOI

El taller industrial, que profundizó en los avances y aplicaciones de vanguardia de la tecnología FD-SOI, tenía como objetivo fomentar un entorno de intercambio de conocimientos, así como catalizar colaboraciones dentro y entre la comunidad de investigación FD-SOI y la industria de semiconductores en Singapur. trabajando en sistemas de silicio inteligentes y conectados.

Otro objetivo del taller fue facilitar la rápida adopción de FD-SOI y reducir la barrera de entrada del diseño, compartiendo los resultados de la investigación del laboratorio conjunto FD-fAbrICS. Oradores de Soitec, GlobalFoundries, NXP y el equipo de investigación NUS FD-fAbrICS compartieron sus perspectivas sobre el desarrollo actual de tecnologías relacionadas (por ejemplo, en fabricación y diseño de microchips) y futuras tecnologías disruptivas para sistemas de inteligencia artificial de potencia ultrabaja de próxima generación. .

Consorcio de la industria FD-SOI e IoT

El consorcio FD-SOI & IoT se creó para ampliar el impacto del laboratorio conjunto NUS FD-fAbrICS en el ecosistema de semiconductores en Singapur. Soitec y NXP son miembros fundadores del Consorcio.

Los miembros del consorcio tendrán acceso a metodologías e IP de diseño innovadoras de FD-SOI, que ayudarán a acelerar su ciclo de desarrollo y creación de prototipos de próxima generación con procesos altamente eficientes energéticamente, especialmente en el área de rápido crecimiento de los chips conectados a IA.

El Consorcio FD-SOI & IoT apoyará las necesidades a corto plazo de la industria para un mapa de ruta tecnológico rápido y un ciclo de innovación acelerado. Al mismo tiempo, para garantizar una escalabilidad y diferenciación sostenidas entre los miembros del Consorcio a largo plazo, algunos de los miembros del Consorcio ampliarán aún más las tecnologías desarrolladas en sinergia con los socios de la industria de FD-fAbrICS.