- ابتكر العلماء هجين NAND-DRAM مستوحى من تكنولوجيا الكاميرا القديمة
- كما يوفر أكسيد الزنك الغاليوم فوائد أكثر من السيليكون
- في الوقت الحالي، هذا مجرد نموذج أولي يتطلب المزيد من العمل
مركز أبحاث أشباه الموصلات البلجيكي imec مُعرض ل إنه يدعي أنه أول تطبيق ثلاثي الأبعاد لبنية ذاكرة CCD، مما يعيد الحياة إلى التكنولوجيا التي رأيناها بالفعل مستخدمة في الكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو، ولكن لغرض مختلف تمامًا.
باستخدام بنية CCD ثلاثية الأبعاد، تمكن الباحثون من كسر واحدة من أكبر الاختناقات في أجهزة كمبيوتر الذكاء الاصطناعي اليوم – جدار الذاكرة – حيث تقضي وحدات معالجة الرسومات والمسرعات وقتًا أطول في انتظار البيانات بدلاً من معالجتها بسبب ضعف عرض النطاق الترددي للذاكرة وانخفاض كفاءة الطاقة.
يجمع التصميم الجديد بين سرعة DRAM وقابلية إعادة الكتابة وكثافة وأداء NAND، مما يخلق مزيجًا من الأنواع.
تكنولوجيا الكاميرا القديمة قد تؤدي في الواقع إلى أجيال قادمة من الذاكرة
إن تقنية CCD ليست جديدة – فقد تم استخدام الأجهزة المزدوجة الشحن منذ فترة طويلة في الكاميرات الرقمية، ومعدات بث الفيديو، والتصوير العلمي، وحتى أجهزة الاستشعار الفلكية، ولكن تم استبدال أجهزة CCD منذ ذلك الحين بأجهزة استشعار صور CMOS.
تقليديًا، تعمل أجهزة CCD عن طريق نقل الشحنات الكهربائية فعليًا بين بوابات أشباه الموصلات، وينطبق نفس المبدأ على أبحاث IMEC لتمكين حركة الذاكرة عالية الكفاءة.
بدلاً من تكديس خلايا الذاكرة جنبًا إلى جنب على مستوى مسطح مثل DRAM التقليدية، قام التصميم بترتيبها عموديًا بطريقة مشابهة لـ 3D NAND، وهذا مهم لأن قيود DRAM تشمل التسرب، وارتفاع تكاليف التصنيع، ومعدل أبطأ لتحسين الكثافة.
تستبدل الرقائق أيضًا السيليكون بـ IGZO (أكسيد الزنك والإنديوم والغاليوم)، مما يوفر تسربًا أقل، واحتفاظًا أطول بالبيانات، ومعالجة أسهل في درجات الحرارة المنخفضة، وتوافقًا قويًا مع التراص الكثيف ثلاثي الأبعاد.
مع هذه البنية الهجينة، أثبتت imec بالفعل نقلًا ناجحًا للشحنة بسرعات نقل تزيد عن 4 ميجاهرتز، لكنها لا تزال تقنية في مرحلة مبكرة جدًا ولم يتم استخدام سوى عدد صغير من الطبقات المكدسة في النموذج الأولي. من الناحية النظرية، يجب أن تكون قادرة على التوسع مثل NAND، حيث تتجاوز الرقائق التجارية الآن 200 طبقة.
توفر بنية CCD تقليل التآكل الميكانيكي والمتانة التي يمكن أن تتجاوز NAND، مما يجعلها مثالية للتطبيقات المكثفة للغاية في مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي وخوادم الاستدلال.
وأضاف مدير برنامج التخزين مارتن روزميلين: “على عكس ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية القابلة للعنونة بالبايت، تم تصميم جهاز CCD ثلاثي الأبعاد الخاص بنا لتوفير الوصول إلى البيانات على مستوى الكتلة، وهو أكثر ملاءمة لأحمال عمل الذكاء الاصطناعي الحالية”.
“تكمن إمكانات استخدام جهاز CCD هذا كذاكرة عازلة في قدرته على التكامل مع بنية سلسلة NAND Flash ثلاثية الأبعاد – وهي الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لتحقيق كثافة بت عالية وقابلة للتطوير يُقدر أنها تتجاوز بكثير حد ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية.”
توضح الدراسة أيضًا تفاصيل الخطط المستقبلية للبنية الواعدة، ووضعها كجهاز من النوع 3 CXL، أو جهاز يلبي معايير الصناعة للجمع بين وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية والمسرعات. هذه مشكلة مهمة نظرًا لأن المتوسعين الفائقين يتجهون الآن إلى CXL نظرًا لأن نماذج الذكاء الاصطناعي أصبحت كبيرة جدًا بالنسبة لوحدات معالجة الرسومات المحلية وحدها.
كنموذج أولي ومنتج بحثي، لا يزال هناك العديد من العقبات التي يجب التغلب عليها، بما في ذلك السلوك الحراري، وزيادة عدد الطبقات، وبالطبع التكامل في العالم الحقيقي، ولكن إذا نجحت، فإن البنية الهجينة الجديدة يمكن أن تساعد بشكل جدي في تقليل واحدة من أكبر تكاليف البنية التحتية للذكاء الاصطناعي: DRAM.
وبالنظر إلى المستقبل، تقترح شركة imec أن المرحلة التالية يمكن أن تتضمن فئة جديدة تمامًا من بنية الذاكرة، بدلاً من مجرد تطوير التصميمات الحالية.
اتبع TechRadar على أخبار جوجل و أضفنا كمصدرك المفضل لتلقي أخبار ومراجعات وآراء الخبراء حول قنواتك.
