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經濟部技術處引領記憶體技術研發,發展下世代AI晶片

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科技產業資訊室 (iKnow) - 何思穎 發表於 2022年6月17日
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圖、經濟部技術處引領記憶體技術研發,發展下世代AI晶片

經濟部多年來布局開發記憶體內運算與嵌入式記憶體技術,同時與國內半導體大廠、美國UCLA DARPA計畫進行合作,全力發展新世代記憶體效能,解決記憶體陣列的干擾問題,為產業化邁進了一大步。
 
隨著手機AI功能越來越多,使得手機電池能使用時間不斷降低,省電的AI運算晶片就變得非常重要,記憶體內運算技術早已成為全球AI晶片技術兵家必爭之地。傳統AI運算晶片,必須讓運算的資料在記憶體與處理器之間不斷的搬動,非常耗電,不適合做為終端裝置,如手機的AI運算晶片。經濟部支持工研院發展的記憶體內運算技術,即可讓手機內的運算資料直接在記憶體內運算,非常省電,原本手機使用AI功能的電量只能使用一天,現在可延長至三天以上。
 
2022年6月15日,工研院宣布與台積電合作開發世界前瞻的自旋軌道扭矩磁性記憶體(Spin Orbit Torque Magnetoresistive Random Access Memory;SOT-MRAM)陣列晶片;此外也攜手國立陽明交通大學研發出工作溫度橫跨近400度之新興磁性記憶體技術,並在「超大型積體技術及電路國際會議」(Symposium on VLSI Technology and Circuits)發表相關論文,可望助力產業躋身下世代記憶體技術領先群,維持臺灣的半導體國際地位。
 
經濟部技術處指出,製程微縮是在半導體先進製程的重要趨勢,而磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)具有可微縮至22奈米以下的潛力,此外擁有高讀寫速度、低耗電,斷電後仍可保持資料特性,特別適用於嵌入式記憶體的新興領域。
 
工研院電子與光電系統所所長張世杰表示,MRAM有媲美靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory;SRAM)的寫入、讀取速度,兼具快閃記憶體非揮發性,因此成為半導體先進製程、下世代記憶體與運算的新星。記憶體若在高寫入速度的前提下,使用的電壓電流越小,則代表效率越高,工研院攜手台積電共同發表具備高寫入效率與低寫入電壓SOT-MRAM技術,並達成0.4奈秒高速寫入、7兆次讀寫之高耐受度,還有超過10年資料儲存能力等特性的技術,未來可整合成先進製程嵌入式記憶體,在AI人工智慧、車用電子、高效能運算晶片等領域極具潛力。
 
此外,國立陽明交通大學今年也在VLSI共同發表新興磁性記憶體的高效能運作技術。優化自旋轉移矩磁性記憶體(Spin-Transfer-Torque MRAM;STT-MRAM)的多層膜與元件,提高寫入速度、縮短延遲、降低寫入電流與增高使用次數等特色,在127度到零下269度範圍內,具有穩定且高效能的資料存取能力,工作溫度橫跨近400度的多功能磁性記憶體是首次被實驗驗證,未來在量子電腦、航太領域等前瞻應用與產業上更是前途看好。
 
記憶體內運算需搭配極低耗電、高速運算、高耐久性的嵌入式記憶體元件,以進一步提升效能優勢。經濟部指出,以蘋果的Iphone 13晶片為例,需超過12,000個記憶體陣列,每個陣列有8,000個元件,必須開發控制電路,解決記憶體陣列的干擾問題。工研院發展新型的磁性記憶體技術,目前元件效能媲美Intel、領先三星達20%,達成可超過10年資料儲存能力等特性的技術;未來可整合進先進製程處理器,在AI人工智慧、車用電子、高效能運算晶片等領域具有極佳的前景。(1150字;圖1)
 
 
參考資料:
經濟部技術處引領記憶體技術研發 工研院與產學界共同在VLSI發表世界頂尖磁性記憶體技術。工研院,2022/6/15。
經濟部發展下世代AI晶片 創新記憶體內運算新里程碑傲全球。中華民國經濟部,2022/6/16。


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