Description du projet
Une mémoire intelligente dans les ordinateurs pour faire face au déluge de données
L’informatique traditionnelle à base de silicium utilise des puces distinctes pour le calcul et le stockage de données. Cela créé un goulot d’étranglement pour les applications d’analyse de données, d’apprentissage machine et d’intelligence artificielle qui nécessitent des transferts de données toujours plus importants entre les unités de traitement et de mémoire. Le calcul en mémoire est une technologie de traitement des données bourgeonnante qui pourrait résoudre le problème de la crise d’énergie liée aux mégadonnées à laquelle les infrastructures traditionnelles sont confrontées. Le projet MY-CUBE, financé par l’UE, propose une conception innovante qui limite les mouvements de données en intégrant le calcul et le stockage des données. Cette nouvelle conception se présente sous la forme d’une architecture d’ordinateur 3D qui utilise des transistors à nanofils sans jonction et des cellules de mémoire résistives à accès aléatoire installées à la verticale les unes sur les autres. Cette architecture permettra de stocker des quantités gigantesques de données et d’effectuer un traitement sur puce afin d’extraire des informations bien précises dans un déluge de données.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
75015 PARIS 15
France