新加坡國立大學(National University of Singapore)研究團隊近期取得重大科學突破,成功利用單一標準矽電晶體模擬生物神經元與突觸功能,為開發高效能人工智慧(AI)硬體開啟新頁。這項研究成果將加速神經形態運算(neuromorphic computing)的實現,未來有望大幅提升AI晶片的運算效率並降低能耗。與此同時,全球對高速印刷電路板(PCB)的需求持續攀升,為台灣半導體及相關供應鏈帶來新的關注焦點。
這項由新加坡國立大學工程學院材料科學與工程學系副教授 Mario Lanza 領導的團隊,已在國際知名科學期刊《自然》(Nature)上發表相關研究。他們發現,一個普通的矽電晶體在特定操作模式下,能模仿生物神經元的放電及突觸權重變化等核心機制。相較於 IBM Summit 超級電腦每秒需消耗約 15 兆瓦(megawatts)電力才能執行 200 兆次浮點運算,人腦在不到一公斤的重量下,能以低於家用燈泡的能耗,達到五倍以上的運算能力。
Lanza 副教授團隊開發的「神經突觸隨機存取記憶體」(Neuro-Synaptic Random Access Memory, NS-RAM)雙電晶體單元,不僅能動態切換神經元與突觸模式,更重要的是,它採用現有商業化的 CMOS(互補式金氧半導體)技術,而非複雜的電晶體陣列或新興材料。Lanza 副教授表示,這意味著 NS-RAM 具備高度可擴展性、可靠性,並能與現有半導體製造流程相容,其中包含180奈米節點電晶體,可由新加坡本地企業生產。