近日，《nature》杂志更新了两则最新研究，明尼苏达年夜学团队研究出计较随机存取存储器CRAM，可以极年夜地削减人工智能（AI）处置惩罚所需的能量耗损；斯坦福年夜学的研究职员则于芯片上设计开发出一台微型的钛蓝宝石 (Ti:Sa) 激光器，可用在将来的量子计较机、神经科学等范畴。

明尼苏达年夜学研究出计较随机存取存储器CRAM

近期，《nature》杂志的偕行评断科学期刊《npj Unconventional Computing》发布了一项名为计较随机存取存储器（Computational Random-Access Memory, CRAM）的最新研究，该新技能可以或许极年夜地削减人工智能（AI）处置惩罚所需的能量耗损。

图片来历：《nature》截图

据悉，这项技能由明��һ�˶�尼苏达年夜学双城分校的一组项目研究职员开发，该校电气与计较机项目系玻士后研究员、论文第一作者杨吕暗示，这项事情是 CRAM 的初次试验演示，此中数据可以彻底于存储器阵列内处置惩罚，而无需脱离计较机存储信息的网格。

国际能源署（IEA）在2024年3月发布了全世界能源使用猜测，猜测人工智能的能源耗损可能会从2022年的460太瓦时（TWh）增长一倍至2026年的1,000 TWh。这大抵相称在日本整个国度的电力耗损。

今朝，跟着人工智能运用需求的不停增加，很多研究职员始终于寻觅要领来创立更节能的流程，同时连结高机能以及低成本。凡是呆板某人工智能流程于逻辑以及内存之间传输数据会耗损年夜量的电力以及能源。

据悉，这项研究已经经举行了二十多年，其最早可以追溯到电气与计较机项目系传授王建平于使用MTJ（磁地道结）纳米装备举行计较方面的开创性事情。 咱们20年前间接使用存储单位举行计较的最初设法被以为是疯狂的 ，该论文的资深作者、明尼苏达年夜学电气与计较机项目系卓异 McKnight 传授兼 Robert F. Hartmann主席王建平 (Jian-Ping Wang) 暗示。

2022年1月3日，明尼苏达年夜学理工学院公布，明年夜 Distinguished McKnight University Professor 王建平玻士被选美国国度发现家科学院（National Academy of Inventors - NAI）院士。

MTJ器件是一种纳米布局器件，这是一种哄骗磁性质料实现存储的新兴技能。于王建平的专利 MTJ研究的根蒂根基上，这个团队开发出了磁性RAM (MRAM)，今朝这类技能已经用在智能腕表以及其他嵌入式体系。于CRAM中，MTJ不单单用在存储数据，还被用来履行计较使命。经由过程切确节制MTJ的状况，可以实现诸如AND、OR、NAND、NOR以及大都逻辑运算等基本逻辑操作。

CRAM技能接纳了高密度、可重构的自旋电子（spintronic）计较基底，间接嵌入到内存单位中。与三星的PIM技能比拟，CRAM技能使数据无需脱离内存便可举行处置惩罚，消弭了数据于内存单位与处置惩罚单位之间的长间隔传输。CRAM经由过程消弭数据于内存以及处置惩罚单位之间的挪动，显著降低了能耗。此外，因为CRAM的计较间接发生于内存中，它还提供了更好的随机拜候威力、可重构性和年夜范围并行处置惩罚威力。

CRAM 架构实现了真实的于内存中举行计较，攻破了传统冯 诺依曼架构入彀算与内存之间的瓶颈 冯 诺依曼架构是一种存储步伐计较机的理论设计，是险些所有现代计较机的根蒂根基。

CRAM技能揭示了伟大的潜力，尤为是于呆板进修、生物信息学、图象处置惩罚、旌旗灯号处置惩罚、神经收集以及边沿计较等范畴。例如，一项基在CRAM的呆板进修推理加快器的研究注解，它于能量延迟乘积方面的机能比现有技能提高了约莫1000倍。此外，CRAM于履行MNIST手写数字分类使命时，能耗以及时间别离降低了2500倍以及1700倍。

当下CRAM技能揭示出伟大的潜力，但其真实计较威力的局限于在持续CRAM数组内部。任何需要超过差别CRAM数组的数据拜候以及计较城市增长分外的数据挪动开消。将来，研究职员仍需应答可扩大性、打造以及与现有硅片集成方面的应战。他们已经规划与半导体行业带领者举行演示互助，以帮忙将CRAM酿成贸易实际。

高能激光芯片装备研究有新冲破！

近日，斯坦福年夜学的研究职员于芯片上设计开发出一台微型的钛蓝宝石 (Ti:Sa) 激光器，相干研究已经在6月26日更新于《nature》杂志上。原型机的体积仅为传统传统钛宝石激光器的万分之一，而出产成本也仅有本来的千分之一。整体而言，新装备同时解决了体积年夜、价格高档应战，并且于范围效率方面也具备上风。

今朝传统激光器成本高达10万美元。但科学家以为，接纳杂志上说起的最新要领，每一台激光器的成本可能会降至100美元。他们还声称，将来可以于一块四英寸晶圆上安装数千台激光器，而每一台激光器的成本将降至最低。这些小型激光器可用在将来的量子计较机、神经科学，以至微不雅手术。

图片来历：《nature》截图

试验性激光依靠在两个要害历程。起首，他们将蓝宝石晶体研磨成厚度仅为几百纳米的一层。然后，他们建造出一个由微小脊线构成的漩涡，并用绿色激光笔照射此中。跟着漩涡的每一次扭转，激光的强度城市增长。 最棘手的部门之一是平台的出产， 这项研究的配合第一作者、斯坦福年夜学玻士生Joshua Yang告诉《糊口科学》。 蓝宝石是一种很是坚硬的质料。当你研磨它时，它经常不喜欢它，它会分裂，或者者毁坏你用来研磨的工具。

激光的强度经由过程晶体外貌的一系列涡流增长（图源：Joshua Lang 等人，《天然》杂志）

该学术团队对于这项技能十分看好，重要缘故原由于在这台最新激光器可以调治到差别的波长；详细来讲，从 700 到 1,000 纳米，或者从红光到红外光。杨传授以固态量子比特为例，指出这对于在原子研究职员来讲至关主要。 这些原子体系需要差别的能量（才气从一种状况过渡到另外一种状况）， 他说。 假如你采办的激光器增益带宽较小，而另外一种过渡凌驾了该带宽，那末你就必需采办另外一种激光器来解决该问题。

今朝， Joshua Yang以及他的同事已经创立了一家名为Brightlight Photonics 的公司，以实现这项技能贸易化。

封面图片来历：拍信网

一、「DRAMeXchange-全世界半导体不雅察」包罗的内容以及信息是按照公然资料阐发以及演释，该公然资料，属靠得住之来历汇集，但这些阐发以及信息并未经自力核实。本消息网有权但无此责任，改良或者更正于本消息网的任何部门之过错或者疏掉。 二、任安在「DRAMeXchange-全世界半导体不雅察」上呈现的信息（包孕但不限在公司资料、资讯、研究陈诉、产物价格等），力图但不包管数据的正确性，均只作为参考，您须对于您自立决议的举动卖力。若有讹夺，请以各公司官方消息网宣布为准。 三、「DRAMeXchange-全世界半导体不雅察」信息办事基在"现况"及"现有"提供，消息网的信息以及内容若有更改恕不另行通知。 四、「DRAMeXchange-全世界半导体不雅察」尊敬并掩护所有使用用户的小我私家隐衷权，您注册的用户名、电子邮件地址等小我私家资料，非经您亲自许可或者按照相干法令、法例的强迫性划定，不会自动地泄露给第三方。 「DRAMeXchange-全世界半导体不雅察」所刊原创内容之著述权属在「DRAMeXchange-全世界半导体不雅察」消息网所有，未经本站之赞成或者授权，任何人不患上以任何情势重制、转载、扩散、援用、变动、广播或者出书该内容之全数或者局部，亦不患上有其他任何违背本站著述权之举动。/必一运动