Krisis energi AI diselesaikan? Chip magnetik revolusioner bisa mengubah segalanya

Esiklopedia Telkom University Portal rangkuman informasi dari semua cabang pengetahuan 3 minggu ago

0 6 3 minutes read

Krisis energi AI diselesaikan? Chip magnetik revolusioner bisa mengubah segalanya

Seni chip memori spintonik magnetik — Konsumsi energi AI melonjak, tetapi perangkat Spintonic dapat mengubah permainan. Para peneliti di Jepang telah menciptakan perangkat yang secara efisien mengganti keadaan magnetik, mengurangi penggunaan daya sambil meningkatkan pemrosesan AI. Pekerjaan mereka dapat menyebabkan keripik AI berenergi rendah yang berfungsi lebih seperti otak manusia. Kredit: scitechdaily.com

AI berkembang dengan kecepatan yang luar biasa, tetapi tuntutan energinya yang tumbuh menimbulkan tantangan besar. Masukkan perangkat spintronic – teknologi baru yang meniru efisiensi otak dengan mengintegrasikan memori dan pemrosesan.

Para ilmuwan di Jepang kini telah mengembangkan perangkat spintonik inovatif yang memungkinkan kontrol listrik dari keadaan magnetik, secara drastis mengurangi konsumsi daya. Terobosan ini dapat merevolusi perangkat keras AI dengan membuat chip jauh lebih hemat energi, mencerminkan cara fungsi jaringan saraf.

Perangkat Spintronic: Game-Changer untuk AI Hardware

AI dengan cepat mengubah industri, tetapi ketika teknologi ini berkembang, demikian pula permintaan mereka akan kekuasaan. Untuk mempertahankan kemajuan lebih lanjut, chip AI harus menjadi lebih hemat energi.

Di sinilah perangkat Spintonic masuk. Dengan mengintegrasikan fungsi memori dan komputasi-serupa dengan bagaimana otak manusia beroperasi-mereka menawarkan fondasi yang menjanjikan untuk chip AI berdaya rendah.

Sekarang, para peneliti dari Universitas Tohoku, Institut Nasional untuk Ilmu Bahan, dan Badan Energi Atom Jepang telah mengembangkan perangkat spintonik yang inovatif. Teknologi baru ini memungkinkan kontrol timbal balik listrik dari antiferromagnet dan ferromagnet non-collinear, memungkinkan untuk pergantian keadaan magnetik yang efisien. Dalam istilah praktis, dapat menyimpan dan memproses informasi menggunakan energi yang jauh lebih sedikit, seperti chip AI yang terinspirasi oleh otak.

Terobosan ini dapat membuka jalan bagi generasi baru perangkat keras AI yang sangat efisien dan hemat energi. Temuan diterbitkan di Komunikasi Alam pada 5 Februari 2025.

Fungsi AI baru perangkat spintonic yang dapat diprogram secara elektrik — Terobosan spintronic baru dapat memotong kebutuhan kekuatan AI secara dramatis. Para ilmuwan telah mengembangkan cara untuk mengganti keadaan magnetik secara elektrik, meniru jaringan saraf dan memungkinkan chip AI yang sangat efisien. Kredit: Universitas Tohoku

Merevolusi AI dengan kontrol magnetik multi-negara

“Sementara penelitian spintronic telah membuat langkah yang signifikan dalam mengendalikan urutan magnetik secara elektrik, sebagian besar perangkat spintonik yang ada memisahkan peran bahan magnetik untuk dikendalikan dan bahan yang menyediakan kekuatan pendorong,” kata Shunsuke Fukami dari Universitas Tohoku, yang mengawasi penelitian.

Perangkat ini memiliki skema operasi tetap setelah dibuat, biasanya beralih informasi dari “0” ke “1” dengan cara biner. Namun, terobosan tim peneliti baru menawarkan inovasi besar dalam perpindahan berbagai negara magnetik yang dapat diprogram secara elektrik.

Perangkat switching timbal balik — Ilustrasi skematis dari (a) perangkat memori magnetik konvensional dan (b) perangkat untuk switching timbal balik listrik yang dikembangkan dalam karya ini. Kredit: © Shunsuke Fukami

Memanfaatkan Kekuatan Efek Aula Spin Magnetik

Fukami dan rekan-rekannya menggunakan antiferromagnet mn3SN non-collinear sebagai bahan magnetik inti. Dengan menerapkan arus listrik, MN3SN menghasilkan arus putaran yang menggerakkan switching ferromagnet tetangga, COFEB, melalui proses yang dikenal sebagai efek magnetic spin Hall. Ferromagnet tidak hanya merespons arus terpolarisasi spin, tetapi juga mempengaruhi keadaan magnet Mn3SN, memungkinkan pengalihan timbal balik listrik antara kedua bahan.

Dalam percobaan bukti konsep mereka, tim menunjukkan bahwa informasi yang ditulis ke feromagnet dapat dikontrol secara elektrik melalui keadaan magnet MN3SN. Dengan menyesuaikan arus yang ditetapkan, mereka dapat mengganti magnetisasi COFEB dalam berbagai jejak yang mewakili banyak keadaan. Mekanisme switching analog ini, di mana polaritas arus dapat mengubah tanda informasi yang ditulis, adalah operasi utama dalam jaringan saraf, meniru cara fungsi bobot sinaptik (nilai analog) dalam pemrosesan AI.

Komputasi neuromorfik diaktifkan dengan switching timbal balik listrik — Fungsionalitas bukti-konsep untuk komputasi neuromorfik yang diaktifkan oleh fenomena switching timbal balik listrik. Kredit: © Shunsuke Fukami

Membuka jalan bagi chip AI hemat energi

“Penemuan ini merupakan langkah penting menuju pengembangan chip AI yang lebih hemat energi. Dengan mewujudkan pengalihan timbal balik listrik antara antiferromagnet non-collinear dan ferromagnet, kami telah membuka kemungkinan baru untuk jaringan saraf yang dapat diprogram saat ini, ”kata Fukami. “Kami sekarang fokus pada pengurangan lebih lanjut arus operasi dan meningkatkan sinyal pembacaan, yang akan sangat penting untuk aplikasi praktis dalam chip AI.”

Penelitian tim membuka jalur baru untuk meningkatkan efisiensi energi chip AI dan meminimalkan dampak lingkungan mereka.

Referensi: “Peralihan Saling Listrik dalam Heterostruktur Nonkolinaris-Antiferromagnetik-Lingkungan” oleh Ju-Young Yoon, Yutaro Takeuchi, Ryota Takechi, JiaHao Han, Tomohiro Uchimura, Yuta Yamane, Shun Kanai, Junichi Iieda, Hideo, Hideo, Junichai, Junichi IIEDA, YUTA YUTA, JUNICHO, JUNICHI, JUNICHI, JUNICHI, YUTA YUTA, JUNICHO, YUTA JUNHIO, YUTA YUTAI, YUTA YUTA. 2025, Komunikasi Alam.
Doi: 10.1038/s41467-025-56157-6