Los científicos presentan chips FD-SOI de consumo ultrabajo que mejoran la eficiencia de los dispositivos de IA

Electrónica y sensores INSIDER

El profesor Massimo Alioto, director del laboratorio conjunto FD-fAbrICS, habla ante participantes de la industria y la comunidad de investigación para compartir los últimos avances en tecnologías FD-SOI en una exhibición de la industria celebrada el 3 de mayo. (Imagen:laboratorio conjunto FD-fAbrICS)

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 desarrollos en tecnologías FD-SOI y mostraran las nuevas capacidades con demostraciones de última generación.

"Los dispositivos IoT a menudo funcionan con un presupuesto de energía muy limitado y, por lo tanto, requieren una potencia promedio extremadamente baja para realizar eficientemente tareas regulares como el monitoreo de señales físicas. 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 reducir simultáneamente la potencia promedio y mejorar el rendimiento máximo", dijo el profesor Massimo Alioto, del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Facultad de Diseño e Ingeniería de NUS y director de FD-fAbrICS (FD-SOI Laboratorio conjunto Always-on Intelligent &Connected Systems), donde se diseñó el nuevo conjunto de tecnologías.

"Las aplicaciones son de amplio alcance e incluyen ciudades inteligentes, edificios inteligentes, Industria 4.0, dispositivos portátiles y logística inteligente. Las notables mejoras energéticas obtenidas en el programa FD-fAbrICS son un punto de inflexión en el área de los dispositivos de IA alimentados por baterías, ya que, en última instancia, nos permiten 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.

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 costo general de desarrollo de los sistemas FD-SOI".

Los avances en la 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 cuentan 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 IA desde la nube hacia 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.

El taller de la industria, 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 de FD-SOI y la industria de semiconductores en Singapur que trabajan 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.

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 ciclos de innovación acelerados. Al mismo tiempo, para garantizar una escalabilidad sostenida y una diferenciación 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 industriales de FD-fAbrICS.

Fuente