Accelerare l’elaborazione dei dati e ridurre drasticamente i consumi energetici: un duplice obiettivo ambizioso che il nuovo chip sviluppato dai ricercatori del Politecnico di Milano è riuscito a realizzare.
Un acceleratore analogico integrato per calcoli più rapidi
Dall’intelligenza artificiale ai data center, dalla robotica alle telecomunicazioni avanzate, fino ai futuri sistemi 6G. Sono diversi gli ambiti di applicazione di questo nuovo chip firmato PoliMi, che rappresenta un passo avanti significativo verso sistemi di calcolo sostenibili e ad alte prestazioni.
Cuore di quest’innovazione, descritta in uno studio pubblicato su Nature Electronics, è un acceleratore analogico completamente integrato, realizzato in tecnologia CMOS, che combina due array 64×64 di memorie resistive programmabili con celle SRAM e resistori integrati. Il chip sfrutta componenti analogici come amplificatori operazionali e convertitori analogico-digitali, creando un’architettura capace di eseguire calcoli complessi direttamente all’interno della memoria.
Questa struttura riduce drasticamente la necessità di trasferire dati verso un processore esterno, con conseguente diminuzione dei tempi di calcolo e dei consumi energetici. Nei test condotti dal team del DEIB, il chip ha raggiunto un’accuratezza simile ai sistemi digitali tradizionali, ma con latenza più bassa, consumi ridotti e ingombro sul silicio contenuto. Il risultato dimostra che il calcolo analogico in memoria può essere implementato su scala industriale, aprendo la strada a sistemi più compatti ed efficienti.
Applicazioni e collaborazione internazionale
L’innovazione nasce all’interno del progetto ANIMATE, finanziato da un ERC Advanced Grant, volto a sviluppare tecnologie per il Closed-Loop In-Memory Computing (CL-IMC), una modalità di calcolo che elimina il continuo trasferimento di dati tra memoria e processore, responsabile di rallentamenti e consumi elevati nei computer tradizionali.
Guidato dal prof. Daniele Ielmini del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB), il progetto è inoltre frutto di una collaborazione internazionale tra mondo accademico e industriale, che ha coinvolto anche la Peking University. Il team eterogeneo, formato da professori, ricercatori, dottorandi e studenti, ha lavorato per dimostrare il potenziale del CL-IMC, confermando che l’approccio in-memory analogico può combinare elevata efficienza energetica e prestazioni elevate.
“Il chip integrato dimostra la fattibilità su scala industriale di un concetto rivoluzionario come il calcolo analogico in memoria”, spiega Daniele Ielmini. “Stiamo già lavorando per trasferire questa innovazione in applicazioni concrete, riducendo i costi energetici del calcolo soprattutto nell’ambito dell’intelligenza artificiale”. A tal riguardo, secondo Piergiulio Mannocci, ricercatore del DEIB e primo autore, il dispositivo apre nuove prospettive per l’elaborazione dati, con sistemi più veloci e meno energivori, in grado di affrontare sfide sempre più complesse, dai data center alle reti di nuova generazione.
