Các nhà nghiên cứu ở Đại học Phúc Đán, Thượng Hải phát triển công nghệ chip mới, cho phép mô hình AI chạy trên điện thoại với mức tiêu thụ điện tối thiểu.
Theo China Daily, nhóm nghiên cứu đứng đầu là giáo sư vi điện tử Zhou Peng ở Đại học Phúc Đán, Thượng Hải, phát triển bộ nhớ flash lượng tử hai chiều, có thể cải thiện đáng kể tốc độ và hiệu suất tiêu thụ điện của những hệ thống máy tính trong tương lai. Họ mô tả chi tiết thiết bị đột phá này trong bài báo công bố hôm 16/7 trên tạp chí Science.
So với các công nghệ bộ nhớ hiện nay như bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) và bộ nhớ flash 3D NAND, thiết bị mới kết hợp ba ưu điểm trước đây rất khó đạt được cùng lúc là tốc độ cao, mức tiêu thụ điện thấp và khả năng duy trì dữ liệu mà không cần nguồn điện. Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có thể đáp ứng nhu cầu tính toán ngày càng tăng của trí tuệ nhân tạo tổng quát (AGI), vốn yêu cầu xử lý và lưu trữ dữ liệu nhanh chóng, hiệu quả hơn.
Chip nhớ là bộ phận chủ chốt của máy tính hiện đại bởi chúng lưu trữ và truy xuất dữ liệu cần thiết cho quá trình xử lý. Tuy nhiên, tốc độ truy cập dữ liệu và mức năng lượng cần thiết vẫn là trở ngại lớn ngăn cản cải thiện hiệu suất tính toán. Các công nghệ bộ nhớ chủ đạo hiện nay đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. DRAM có thể đọc và ghi dữ liệu rất nhanh, phù hợp với tính toán hiệu suất cao, nhưng mất tất cả thông tin lưu trữ khi tắt nguồn. Ngược lại, bộ nhớ flash 3D NAND có thể lưu trữ dữ liệu nhiều năm mà không cần điện, nhưng quá trình đọc và ghi thông tin chậm hơn.
Chip nhớ flash với lớp graphene ngăn electron thoát ra. Ảnh: Science
Để vượt qua những hạn chế trên, nhóm nghiên cứu đến từ Phòng thí nghiệm quốc gia về chip và hệ thống tích hợp cùng với Trường mạch tích hợp và điện tử vi mô – nano của Đại học Phúc Đán dành hơn một thập kỷ để phát triển bộ nhớ mới. Sau khi phát triển công nghệ lưu trữ điện tích bán dẫn nhanh nhất cho đến nay, các nhà nghiên cứu hướng tới một mục tiêu lưu trữ một bit thông tin chỉ bằng một electron (hạt nhỏ mang điện tích) duy nhất. Việc sử dụng một electron đại diện cho một bit thông tin sẽ cho phép tạo ra bộ nhớ nhỏ nhất và tiết kiệm điện hết mức có thể.
Dựa vào nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử, nhóm nghiên cứu ở Đại học Phúc Đán phát triển công nghệ flash lượng tử giúp điều khiển và lưu trữ chính xác một electron. Tận dụng các đặc điểm của vật liệu bán dẫn hai chiều, họ thiết kế một thiết bị mới cho phép điều khiển electron riêng lẻ với độ tin cậy cao. Lần đầu tiên họ quan sát trực tiếp quá trình lưu giữ ổn định một electron ở nhiệt độ phòng 27 độ C thay vì nhiệt độ cực thấp như trước đây.
Theo SCMP, ở những chip bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) tiên tiến nhất hiện nay do Samsung và SK Hynix sản xuất, cần khoảng 200.000 electron để lưu trữ một bit thông tin. Công nghệ bộ nhớ một electron do Peng và đồng nghiệp phát triển sẽ phép chạy các mô hình ngôn ngữ lớn trên điện thoại di động với mức tiêu thụ điện tối thiểu mà không làm AI “mất trí nhớ” bằng cách lưu trữ hiệu quả các cuộc hội thoại trước đó trong bộ nhớ đệm.
Nhóm nghiên cứu cho biết bộ nhớ mới có thể tích hợp trực tiếp với những bộ xử lý, giúp dữ liệu di chuyển nhanh hơn nhiều giữa các đơn vị tính toán và lưu trữ.
An Khang tổng hợp