KAIST-onderzoekers fabriceerden een door de hersenen geïnspireerde, zeer schaalbare neuromorfische hardware door enkele transistorneuronen en synapsen samen te integreren. Met behulp van standaard silicium complementaire metaal-oxide-halfgeleider (CMOS) technologie, de neuromorfe hardware zal naar verwachting de chipkosten verlagen en fabricageprocedures vereenvoudigen.

Het onderzoeksteam onder leiding van Yang-Kyu Choi en Sung-Yool Choi produceerde neuronen en synapsen op basis van een enkele transistor voor zeer schaalbare neuromorfe hardware en toonde het vermogen om tekst en gezichtsafbeeldingen te herkennen. Dit onderzoek was te zien in Science Advances op 4 augustus.

Neuromorfe hardware heeft veel aandacht getrokken vanwege zijn kunstmatige intelligentiefuncties, maar verbruiken ultralaag vermogen van minder dan 20 watt door het menselijk brein na te bootsen. Om neuromorfe hardware te laten werken, een neuron dat een piek genereert bij het integreren van een bepaald signaal, en een synaps die de verbinding tussen twee neuronen onthoudt, is nodig, net als het biologische brein. Echter, aangezien neuronen en synapsen die op digitale of analoge circuits zijn gebouwd een grote ruimte innemen, er is een limiet in termen van hardware-efficiëntie en kosten. Aangezien het menselijk brein uit ongeveer 10 ¹¹ neuronen en 10 ¹⁴ synapsen, het is noodzakelijk om de hardwarekosten te verbeteren om deze toe te passen op mobiele en IoT-apparaten.

Het probleem oplossen, het onderzoeksteam imiteerde het gedrag van biologische neuronen en synapsen met een enkele transistor, en integreerde ze samen op een 8-inch wafer. De vervaardigde neuromorfische transistors hebben dezelfde structuur als de transistors voor geheugen en logica die momenteel in massaproductie worden genomen. In aanvulling, de neuromorfe transistoren hebben voor het eerst bewezen dat ze kunnen worden geïmplementeerd met een "Janus-structuur" die zowel als neuron als synaps functioneert, net zoals munten kop en munt hebben.

Professor Yang-Kyu Choi zei dat dit werk de hardwarekosten drastisch kan verlagen door de neuronen en synapsen die waren gebaseerd op complexe digitale en analoge circuits te vervangen door een enkele transistor. "We hebben aangetoond dat neuronen en synapsen kunnen worden geïmplementeerd met behulp van een enkele transistor, " zei Joon-Kyu Han, de eerste auteur. "Door enkele transistorneuronen en synapsen samen op dezelfde wafer te integreren met behulp van een standaard CMOS-proces, de hardwarekosten van de neuromorfe hardware zijn verbeterd, die de commercialisering van neuromorfe hardware zal versnellen, " voegde Han eraan toe. Dit onderzoek werd ondersteund door de National Research Foundation (NRF) en IC Design Education Center (IDEC).