Puces neuromorphiques évolutives : matériel CMOS ultra-basse consommation inspiré du cerveau

Des chercheurs de l'Institut Avancé de Science et Technologie de Corée (KAIST) ont fabriqué du matériel neuromorphique hautement évolutif inspiré du cerveau en co-intégrant des neurones et synapses à transistor unique. En utilisant la technologie CMOS silicium standard, le matériel neuromorphique devrait réduire le coût de la puce et simplifier les procédures de fabrication.

Le matériel neuromorphique a attiré beaucoup d'attention en raison de ses fonctions d'intelligence artificielle, consommant une puissance ultra-faible en imitant le cerveau humain. Pour faire fonctionner le matériel neuromorphique, un neurone qui génère un pic lors de l'intégration d'un certain signal, et une synapse se souvenant de la connexion entre deux neurones sont nécessaires, tout comme le cerveau biologique. Cependant, depuis que les neurones et synapses construits sur circuits numériques ou analogiques occupent un grand espace, il y a une limite en termes d'efficacité matérielle et de coûts. Puisque le cerveau humain consiste en environ 10¹¹ neurones et 10¹⁴ synapses, il est nécessaire d'améliorer le coût matériel pour l'appliquer aux appareils mobiles et IoT.

Pour résoudre le problème, l'équipe de recherche a imité le comportement des neurones et synapses biologiques avec un transistor unique et les a co-intégrés sur un wafer de 8 pouces. Les transistors neuromorphiques fabriqués ont la même structure que les transistors pour mémoire et logique qui sont actuellement produits en masse. De plus, les transistors neuromorphiques ont prouvé pour la première fois qu'ils peuvent être implémentés avec une « structure Janus » qui fonctionne à la fois comme neurone et synapse, tout comme les pièces de monnaie ont face et pile.

Le professeur Yang-Kyu Choi a dit que ce travail peut réduire dramatiquement le coût matériel en remplaçant les neurones et synapses basés sur des circuits numériques et analogiques complexes par un transistor unique. « En co-intégrant des neurones et synapses à transistor unique sur le même wafer en utilisant un processus CMOS standard, le coût matériel du matériel neuromorphique a été amélioré, ce qui accélérera la commercialisation du matériel neuromorphique », a dit Joon-Kyu Han, le premier auteur.