韩国KAIST开发模仿大脑的神经形态芯片

韩国科学技术院（KAIST）的研究人员通过集成晶体管神经元和突触（transistor neurons and synapses），打造了模拟大脑功能的高度可扩展神经形态硬件（neuromorphic hardware）。利用标准的硅互补式金属氧化物半导体（CMOS）技术，有机会降低芯片成本并简化制造程序。

该研究小组由 Yang-Kyu Choi 教授和 Sung-Yool Choi 教授带领，为高度可扩展的神经形态硬件制造基于单个晶体管的神经元和突触，并且展示了识别文字和人脸图像的能力。这项研究在 2021 年 8 月 4 日发表于《Science Advances》期刊。

这与传统的冯纽曼（Von Neuman）架构不同，神经形态硬件模仿大脑功能，只需要消耗 20 瓦的能量，就可以完成非常复杂的任务。

就像生物大脑，神经形态硬件运作，需要一个在整合某种信号时产生刺突（spike）的神经元，以及一个纪录神经元之间连结的突触。然而在电路上构建的神经元和突触占据大量空间，在硬件效率和成本方面受到限制，人类的大脑是由约 1011 个神经元和 1014 个突触组成，必须突破这些限制，以便开发移动和物联网装置的应用。

为了解决这个问题，研究团队使用单个晶体管模拟了生物神经元和突触的行为，并将它们共同整合到一个8吋晶圆上。制造出来的神经形态晶体管与目前大规模生产的内存逻辑用晶体管具有相同的结构。此外，神经形态晶体管首次证明了它们可以实现 “Janus颗粒 “，这种结构既是神经元又是突触，就像硬币有两个不同的面。

Yang-Kyu Choi 教授表示，通过用单个晶体管取代基于复杂数字电路的神经元和突触，可以大幅降低硬件成本。研究论文第一作者 Joon-Kyu Han 表示，通过使用标准 CMOS 制程，将晶体管神经元和突触整合在同一晶圆上，神经形态硬件的成本得到了改善，将加速商业化。这项研究得到了韩国国家研究基金（NRF）和 IC 设计教育中心（IDEC）的支持。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com