Chip revolucionario para aumentar la velocidad de la computación convencional y reducir su consumo energético

La arquitectura convencional de los ordenadores tiene una limitación seria: se necesita mover datos continuamente entre la memoria y el procesador. Esto consume mucho tiempo y mucha energía.

Si se pudiera eliminar la necesidad de este tráfico incesante entre memoria y procesador, los ordenadores, por lo demás convencionales, serían mucho más rápidos y energéticamente eficientes.

Unos científicos han desarrollado un chip que aprovecha esta estrategia, definible como procesar datos en la propia memoria.

El logro es obra de un equipo internacional integrado, entre otros, por Piergiulio Mannocci y Daniele Ielmini, del Instituto Politécnico de Milán en Italia.

El dispositivo utiliza dos matrices de 64×64 de memorias resistivas programables. Cada una de estas matrices es una especie de cuadrícula ordenada compuesta por componentes idénticos dispuestos en filas y columnas, con una distribución similar a la del papel milimetrado, donde cada intersección entre una fila y una columna representa una celda de memoria. Las celdas se basan en la tecnología SRAM (memoria estática de acceso aleatorio), un tipo de memoria rápida y estable que, en este caso, se combina con resistencias integradas para programar diferentes niveles de resistencia. La arquitectura se complementa con un innovador modelo de procesamiento analógico que utiliza componentes integrados en el chip, como amplificadores y convertidores analógico-digital.

Esta arquitectura permite al sistema realizar cálculos complejos directamente en la estructura de la memoria, evitando así la necesidad de transferir datos a un procesador externo y reduciendo considerablemente los tiempos de cálculo. En las pruebas, el chip alcanzó una precisión similar a la de los sistemas digitales convencionales, pero con un menor consumo de energía y una menor latencia de procesamiento.

El chip experimental conectado por cable a su portador para la realización de una serie de pruebas. (Foto: Politecnico di Milano. CC BY-NC-ND)

El avance conseguido en este estudio representa un paso importante hacia dispositivos más compactos, rápidos y sostenibles. La computación en la propia memoria es una solución ideal para situaciones que requieren alto rendimiento y alta eficiencia energética, como la inteligencia artificial, el procesamiento de grandes volúmenes de datos y los sistemas de comunicación inalámbrica de última generación. Las aplicaciones de la nueva tecnología abarcan desde la robótica hasta los centros de datos, y desde los sistemas de navegación hasta las redes de telecomunicaciones avanzadas, como los sistemas 5G y 6G.

Mannocci, Ielmini y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo chip en la revista académica Nature Electronics, bajo el título “A fully integrated analogue closed-loop in-memory computing accelerator based on static random-access memory”. (Fuente: NCYT de Amazings)