É quase impossível entrar em um laboratório de semicondutores chinês, mas os cientistas chineses estão inclinados a compartilhar os resultados de seu trabalho. Assim, nossos colegas da TechXplore encontraram um artigo de pesquisadores da Universidade de Pequim que afirmam ter construído a primeira unidade de processamento tensorial (TPU) da indústria com transistores de nanotubos de carbono.
Antes de entrarmos no que foi alcançado, vamos falar um pouco sobre os transistores de nanotubos de carbono e por que eles são importantes. Os transistores de nanotubos de carbono (CNT) são essencialmente transistores de efeito de campo gate-all-around (GAA FETs) que podem ser aplicados a praticamente tudo, e possuem todas as características esperadas de um transistor GAA, como controle aprimorado sobre desempenho e potência e correntes de fuga reduzidas. A Samsung tem usado GAAFETs com suas tecnologias de processo de classe 3nm há um tempo, mas até agora esse nó de produção foi usado para chips de mineração de criptomoedas relativamente simples. A Intel usa GAA FETs para CPUs feitas em seu nó 20A, enquanto a TSMC adotará transistores GAA com sua tecnologia de processo N2, que entrará em produção em massa na segunda metade de 2025.
Usando essa tecnologia de processo com CNTs ou GAAFETs, os pesquisadores da Universidade de Pequim construíram uma pequena TPU, a primeira unidade de processamento tensorial do mundo com esse tipo de transistores.
“Relatamos uma unidade de processamento tensorial (TPU) que é baseada em 3.000 transistores de efeito de campo de nanotubos de carbono e pode realizar operações de convolução e multiplicação de matrizes com eficiência energética”, lê-se na descrição do artigo publicado pela Nature. “A TPU é construída com uma arquitetura de matriz sistólica que permite operações paralelas de multiplicação-acumulação de inteiros de 2 bits.”
Uma rede neural convolucional de cinco camadas usando essa TPU pode alcançar até 88% de precisão no reconhecimento de imagens MNIST, consumindo apenas 295 µW de potência. Isso é possível graças a um processo de fabricação de nanotubos otimizado que garante uma pureza de semicondutores de 99,9999% e superfícies ultra-limpas, resultando em transistores com altas densidades de corrente e desempenho consistente. Simulações em nível de sistema sugerem que uma TPU de 8 bits construída com transistores de nanotubos em um nó de tecnologia de 180 nm poderia operar a uma frequência principal de 850 MHz e alcançar uma eficiência energética de 1 tera-operações por segundo por watt.
Os pesquisadores acreditam que o desempenho da TPU poderia ser ainda mais aprimorado. Ajustando o alinhamento dos GAA FETs, reduzindo o tamanho dos transistores e aumentando a capacidade de bits da unidade de processamento, a eficiência e o poder computacional do chip poderiam ser ainda mais aumentados, pensa-se. Integrar a TPU com lógica de metal-óxido-semiconductor complementar (CMOS) é outra via para potencial melhoria.
Considerando que estamos falando de GAA FETs implementados usando uma tecnologia de processo de classe 180 nm, a aplicabilidade prática dessa TPU é baixa, para dizer o mínimo. No entanto, usando um circuito TPU funcional, os pesquisadores agora podem refinar a tecnologia de processo, o que é extremamente importante para o desenvolvimento adicional da capacidade de semicondutores chinesa.
Fonte: TechXplore
