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3D integration of a logic/memory CUBE for In-Memory-Computing

Projektbeschreibung

Intelligenter Speicher in Computern bewältigt Datenflut

Bei der herkömmlichen Datenverarbeitung auf Basis von Silizium werden für die Verarbeitung und Speicherung von Daten separate Chips verwendet. Dadurch entstehen Engpässe bei Anwendungen in den Bereichen Datenanalyse, maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz, die immer umfangreichere Datenübertragungen zwischen Verarbeitungs- und Speichereinheiten erfordern. In-Memory-Computing ist eine aufstrebende Datenverarbeitungstechnik, welche die Big-Data-Ressourcenknappheit entschärfen könnte, mit der traditionelle Architekturen zu kämpfen haben. Das EU-finanzierte Projekt MY-CUBE schlägt ein innovatives Design vor, das durch Integration von Datenverarbeitung und -speicherung die Datenbewegungen minimiert. Das neue Design ist durch eine 3D-Computerarchitektur gekennzeichnet, bei der sperrschichtlose Nanodrahttransistoren und widerstandsbehaftete Schreib-Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff zum Einsatz kommen, die vertikal übereinander aufgebaut sind. Es wird große Datenmengen speichern und auf einem Chip verarbeiten können, um aus einer Flut von Daten relevante Informationen zu extrahieren.

Ziel

For integrated circuits to be able to leverage the future “data deluge” coming from the cloud and cyber-physical systems, the historical scaling of Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) devices is no longer the corner stone. At system-level, computing performance is now strongly power-limited and the main part of this power budget is consumed by data transfers between logic and memory circuit blocks in widespread Von-Neumann design architectures. An emerging computing paradigm solution overcoming this “memory wall” consists in processing the information in-situ, owing to In-Memory-Computing (IMC).
However, today’s existing memory technologies are ineffective to In-Memory compute billions of data items, as it is the case in the brain. Things may change with the emergence of three key enabling technologies: non-volatile resistive memory, new energy-efficient nanowire transistors and 3D-monolithic. My-CUBE will leverage them towards a functionality-enhanced system with a tight entangling of logic and memory. Only such a technology can support the scalability of the IMC concept.
Following a holistic approach from the system to the material, My-CUBE unique solution relies on a new class of nano-technology, mixing at the fine-grain level a high capacity of non-volatile resistive memory coupled with new junctionless nanowire transistors 3D-interconnected at low-temperature, to perform data-centric computations. A 3D IMC accelerator circuit will be designed, manufactured and measured, targeting a 20x reduction in (Energy x Delay) Product vs. Von-Neumann systems. This technology that adds smartness to memory/storage will not only be a game changer for artificial intelligence, machine learning, data analytics or any data-abundant computing systems but it will also be, more broadly, a key computational kernel for next low-power, energy-efficient European integrated circuits.

Gastgebende Einrichtung

COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
Netto-EU-Beitrag
€ 2 734 139,00
Adresse
RUE LEBLANC 25
75015 PARIS 15
Frankreich

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Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 2 734 139,00

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