سامسونگ با فناوری MRAM، پردازش درون‌حافظه‌ای را ممکن کرد

غول فناوری کره‌ای روز ۱۳ ژانویه ۲۰۲۲ (۲۴ دی ۱۴۰۰) اعلام کرد که موفق به اختراع فرایند محاسباتی درون حافظه‌ای MRAM شده است. در دستگاه‌هایی مانند گوشی‌های هوشمند و رایانه‌ها، بیشتر فرآیند‌های محاسباتی توسط تراشه‌ی پردازشی انجام می‌شود؛ این تراشه بسیار کارآمد است و یکی از پرقدرت‌ترین اجزای هر دستگاه نیز محسوب می‌شود.

حافظه‌ی موقت دستگاه یا رم از سوی دیگر به عنوان روشی سنتی برای ذخیره‌سازی موقت بیت‌های اطلاعات برای پردازنده شناخته می‌شود تا در زمان نیاز، دستگاه بتواند بلافاصله به این اطلاعات دسترسی پیدا کند.

داده‌ها به کمک این حافظه، بسیار سریع‌تر از درایو ذخیره‌سازی انتقال داده می‌شوند، اما در این روش حجم انتقالی داده‌ها بسته به دستگاه محاسباتی سنتی، بسیار کم و در حد ۴، ۶، ۸ یا ۱۶ گیگابایت است.

آزمایش‌های زیادی در طول سالیان برای دستیابی به راه‌حل محاسباتی درون‌حافظه‌ی کارآمدتر و عملی‌تری انجام شده و در حالی‌که راه‌حل‌های دیگری تا به امروز با استفاده از انواع جایگزین رم مانند PRAM یا RRAM به وجود آمده‌اند، محاسبات درون‌حافظه‌ای MRAM هنوز در حد تئوری شناخته می‌شود؛ اما به گزارش Phonearena و به تأیید سامسونگ، بالأخره این شرکت موفق شد اولین نمونه‌ی اولیه از این فرایند را به وجود آورد.

اکثر دستگاه‌های محاسباتی که روزانه استفاده می‌شوند مانند گوشی‌های هوشمند و کامپیوترها، از حافظه‌ی DRAM یا حافظه‌ی تصادفی پویا به‌عنوان حافظه‌ی اصلی استفاده می‌کنند؛ این نوع حافظه پویا و فرار است و تنها تا زمانی که دستگاه روشن باشد و جریانی از آن عبور کند، اطلاعات را ذخیره می‌کند و برای حفظ داده‌ها این اطلاعات باید به‌طور مداوم بازنویسی شوند.

از سوی دیگر MRAM یا حافظه‌ی دسترسی تصادفی مقاومتی مغناطیسی، نوعی حافظه با دسترسی تصادفی غیرفرار است که بیت‌های داده‌ها را به جای بار‌های الکتریکی در بار‌های مغناطیسی و حتی بدون عبور جریان الکتریکی ذخیره می‌کند.

با وجود ماهیت غیرفرار MRAM، سرعت عملیاتی بالا و استقامت، استفاده از آن برای محاسبات درون حافظه‌ای به دلیل مقاومت کم آن دشوار بود و استفاده از مزیّت بهره‌وری توان MRAM در معماری محاسباتی درون حافظه‌ای استاندارد نیز غیرممکن بود.

حالا سامسونگ با نوآوری و ارائه‌ی معماری جدیدی، راه‌حلی برای این مشکل ایجاد کرده است. این شرکت کره‌ای با توسعه‌ی تراشه‌ی آرایه MRAM به جای استاندارد رایج امروزی از «مجموع مقاومت» استفاده می‌کند. راه‌حل جدید سامسونگ با مشکل مقاومت‌های کوچک هر دستگاه MRAM مقابله می‌کند.

جذابیت و مزیّت اصلی محاسبات درون حافظه‌ای، امکان صرفه‌جویی قابل‌توجهی در زمان و توان است؛ سیستمی که حداقل بخشی از محاسبات خود را داخل حافظه انجام دهد، در نهایت تمام میلی‌ثانیه‌هایی را که درخواست داده‌ها توسط پردازنده، سفر به پردازنده و پردازش آن‌ها به‌طول می‌انجامد، ذخیره می‌کند. علاوه بر این، محاسبات درون حافظه‌ای به‌طور قابل‌توجهی انرژی کم‌تری نسبت به تراشه‌ی پردازشی با حجم کار‌های بالا، مصرف می‌کند.

سامسونگ معتقد است پس از توسعه‌ی بیشتر این فرایند، محاسبات درون‌حافظه MRAM وظایف پردازشی برای هوش مصنوعی را به نحوی منحصر‌به‌فرد انجام می‌دهد. سامسونگ در آزمایش‌های انجام‌شده در برنامه‌های هوش مصنوعی به کمک این فرایند توانست به موفقیت ۹۳ درصدی در تشخیص چهره و ۹۸ درصدی در تشخیص اعداد دست‌نویس، دست پیدا کند.

دکتر سئونگچول یونگ، از نویسندگان اصلی مقاله‌ی تحقیقاتی سامسونگ، دیدگاه خود را درباره‌ی فناوری محاسبات درون حافظه MRAM این‌گونه بیان کرد:

محاسبات درون‌حافظه‌ای شباهت بسیاری به عملکرد مغز دارد؛ این محاسبات در مغز با تماس نورون‌ها با یکدیگر در حافظه‌های بیولوژیکی یا سیناپس‌ها انجام می‌شوند. در واقع، با اینکه هدف محاسبات انجام‌شده توسط شبکه MRAM با محاسبات انجام‌شده توسط مغز تفاوت دارد، اما چنین شبکه‌ای ممکن است در آینده به عنوان پلتفرمی برای تقلید از مغز با مدل‌سازی اتصال سیناپسی مغز استفاده شود.

سامسونگ امیدوار است که اختراع فناوری محاسبات درون حافظه MRAM به افزایش هرچه بیشتر بهره‌وری انرژی در تراشه‌های هوش مصنوعی منجر شود.