Pesquisadores da Universidade de Pequim fizeram avanços significativos no desempenho da inteligência artificial com o desenvolvimento da primeira unidade de processamento tensorial (TPU) do setor construída com transistores de nanotubos de carbono (CNT), conforme relatado em um artigo publicado pela Nature. Os transistores CNT são uma forma de transistores de efeito de campo (GAA FETs) do tipo gate-all-around que proporcionam controle aprimorado do desempenho e potência, além de menores correntes de fuga. Esta tecnologia já é utilizada pela Samsung em suas tecnologias de processo de 3nm e por outras gigantes do setor, como Intel e TSMC em seus próprios nós de produção.
A nova TPU da Universidade de Pequim, que incorpora 3.000 GAA FETs baseados em CNT, pode realizar operações de convolução e multiplicação de matrizes de forma eficiente em termos de energia. Uma característica marcante da TPU é sua arquitetura de matriz sistólica, permitindo operações de multiplicação-acumulação de inteiros paralelos de 2 bits. Quando testada em uma rede neural convolucional de cinco camadas, a TPU atingiu 88% de precisão no reconhecimento de imagem MNIST, consumindo apenas 295 µW de energia.
Os pesquisadores obtiveram esses resultados por meio de um processo refinado de fabricação de nanotubos que assegura ultra-alta pureza dos semicondutores e superfícies extremamente limpas, resultando em transistores de alto desempenho e consistentes. As simulações indicam que uma TPU de 8 bits com transistores de nanotubos em um processo de 180 nm poderia funcionar a uma frequência de 850 MHz e alcançar uma eficiência energética de 1 tera-operação por segundo por watt.
Há expectativa de melhoria no desempenho da TPU com ajustes no alinhamento dos GAA FETs, redução no tamanho dos transistores e aumento da capacidade de bits. A integração da TPU com lógica complementar de metal-óxido-semicondutor (CMOS) também é vista como uma perspectiva de avanço. Apesar da aplicabilidade prática atual ser limitada, o funcionamento do circuito TPU oferece uma base para refinar a tecnologia e avançar na capacidade de semicondutores da China.
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