美國 DARPA 選擇應用材料公司團隊開發 AI 先進技術

作者 TechNews | 發布日期 2018 年 07 月 26 日 12:30 |

應用材料公司宣布，已獲得美國國防高等研究計畫署 （Defense Advanced Research Projects Agency，簡稱 DARPA） 的合約，將為 DARPA 開發新型的人工智慧電子開關，藉由模仿人腦的運作方式，促進效能與電源效率大幅提升。這是由 DARPA 的電子產品復興計畫 （Electronics Resurgence Initiative，簡稱 ERI） 所支持的專案，是一項為期多年的研究工作，企圖超越傳統摩爾定律微縮的限制，促使電子產品的效能達到影響深遠的改進。

應用材料公司正與 Arm 和 Symetrix 攜手合作，開發一款採用 CeRAM 記憶體 （Correlated Electron Random Access Memory）的新神經形態開關，可允許在相同材料中儲存及處理資料。有別於目前的數位處理方法，這項專案的目標是運用類比訊號處理技術，期望在人工智慧的運算效能和電源效率上能有重大的進步。

應用材料公司新市場與聯盟事業處資深副總裁史帝夫‧蓋納彥 （Steve Ghanayem） 表示：「這項專案正是絕佳例子，用以說明當傳統摩爾定律微縮速度減緩之際，如何開發新材料與架構，以新方法來加速人工智慧的應用。應用材料公司專擅材料工程技術，擁有業界最廣泛的產品組合，我們很興奮能加入這個團隊，共同為推動人工智慧的創新突破而努力。」

DARPA 在舊金山首次年度 ERI 高峰會上宣布本次合作。應用材料公司總裁暨執行長蓋瑞．迪克森 （Gary Dickerson） 於高峰會中發表專題演講，強調人工智慧時代對追求材料創新的需求，並呼籲建立更深度的產業連結，以加速在橫跨整個材料工程、設計與製造方面的躍進。

在 2017 年 9 月宣布啟動的 ERI 材料與整合計畫，為尋求下列問題的解答：我們是否能透過整合非傳統的電子材料，來增強傳統的矽電路，並持續實現傳統上與微縮相關的效能進展？

應用材料公司的團隊加入了 ERI 新型運算必要基礎 （Foundations Required for Novel Compute，FRANC） 計畫，以追求超越馮紐曼運算架構的創新。核心在於電路的設計，善用新材料的特性和整合架構，使處理資料時能省去或減少資料的移動。此項研究工作所產出的新型運算拓撲，可讓運算處理作業在資料儲存位置進行，其架構與傳統的數位邏輯處理器截然不同，最終將能顯著提升運算效能。

資料來源：https://technews.tw/…/darpa-applied-materials-develop-ai-a…/

【材料系白奇峰助理教授與工研院記憶體團隊成功開發臺灣第一批次世代自旋軌道矩記憶體】


材料系白奇峰助理教授與工研院電光系統所的記憶體研發團隊，日前共同發表論文於 IEEE Electron Device Letters，探討次世代記憶元件—自旋軌道矩磁阻式記憶體 (spin-orbit torque magnetoresistive random access memory, SOT-MRAM)—的操控特性與物理機制。此一成果不僅將臺灣製造的第一批 SOT-MRAM 推上國際舞台，更展示了國內紮實的次世代記憶體研發能力和製程技術。

隨著市場對於高速運算能力及資訊儲存的需求快速增長，次世代記憶體的發展也有爆炸性地成長。在諸多新型態的記憶體中，磁阻式記憶體 (MRAM) 因具有低耗能、寫入速度快等特性，逐漸成為產學雙方投入資源研發的重點項目。而當今的主流 MRAM，其資訊寫入機制為二十年前由物理學家所提出的概念：自旋矩 (spin-transfer torque, STT)。當電流流經 MRAM 元件時，藉由自旋電子本身帶有的自旋角動量，將 MRAM 中的磁矩翻轉，達到改寫資訊的目的。目前各大半導體廠極力開發的 MRAM，便是以 STT-MRAM 為基本架構，冀望在半導體製程不斷微縮的過程中，能夠將尺寸小的 STT-MRAM 作為嵌入式記憶體 (embedded memory)。

除了 STT 以外，另外一種新型態的自旋矩也能夠被用來操控磁記憶體。藉由過渡金屬中的巨大自旋霍爾效應 (giant spin Hall effect)，自旋電流可以被有效率地產生。此一自旋電流所生成的自旋矩，因為主要來自材料中的自旋軌道交互作用 (spin-orbit interaction)，而被稱作自旋軌道矩 (spin-orbit torque, SOT)。SOT-MRAM 的基本架構最早在 2012 年被提出，但後續的研究大多是在學術單位的小規模製程設備上被驗證。今年六月，比利時的微電子研究中心 (imec) 首度發表了在 12 吋晶圓上開發出穩定的 SOT-MRAM；而臺大材料系白奇峰助理教授與工研院電光所的記憶體團隊，經歷超過兩年的合力研究，則於今年七月發表了在 8 吋晶圓上開發出穩定的 SOT-MRAM，並深入探討其熱穩定度及寫入的物理機制。

本研究的第一作者為工研院電光系統所之元件工程師 Sk. Ziaur Rahaman 博士，共同作者包含臺大材料所博士生陳天玥與其指導教授白奇峰。

📍詳細的研究成果請參閱正式發表全文：Pulse-Width and Temperature Effect on the Switching Behavior of an Etch-Stop-On-MgO-Barrier Spin-Orbit Torque MRAM Cell, IEEE Electron Device Letters, Early Access (2018). DOI: 10.1109/LED.2018.2856518。

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#SkilltreeDay, 傳說中沒槍頭也捅得進去的忠成老師，要跟大家介紹 #Electron 。

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