27. Juli 2021 Quelle: TU Dresden Die TU Dresden, die University of Manchester, die Racyics GmbH und Globalfoundries (GF) gaben heute das Tapeout des SpiNNaker2-Chips bekannt - eines neuen Chips für künstliche Intelligenz, der vom menschlichen Gehirn inspiriert ist. Basierend auf der von der Universität Manchester entwickelten SpiNNaker-Infrastruktur, der an der TU Dresden realisierten hybriden KI-Architektur, der adaptiven Body-Bias-IP-Plattform ABX von Racyics und unter Verwendung der 22FDX-Lösung von Globalfoundries ist SpiNNaker2 ein neuromorpher KI-Echtzeitprozessor mit beispielloser Effizienz und Sub-Millisekunden-Latenz für ereignisbasierte Systeme. SpiNNaker2 ist für die Skalierung auf ein Cloud-System mit 70.000 Chips im Echtzeitbetrieb ausgelegt und damit ein wichtiger Baustein für Echtzeit-KI mit extrem hohen Datenraten. SpiNNaker2 wird einen bahnbrechenden Einfluss auf KI-Anwendungen wie Smart Cities, 5G, taktiles Internet und autonomes Fahren haben, da keine andere aktuelle Hardware die gleichzeitigen Anforderungen von niedriger Latenz, hohem Durchsatz und Energieeffizienz erfüllt. Die komplette 10-Millionen-Prozessor-Maschine SpiNNaker2, genannt "SpiNNcloud", wird an der TU Dresden zu Forschungszwecken eingesetzt. Gleichzeitig will das Startup "SpiNNcloud Systems GmbH" SpiNNaker2 kommerziell verfügbar machen. Künstliche Intelligenz hat einen immer stärkeren Einfluss auf unser tägliches Leben. Die derzeitige KI-Hardware und -Algorithmen sind jedoch nur teilweise vom menschlichen Gehirn inspiriert. Selbst die derzeit beste KI-Hardware ist weit entfernt von dem 20-Watt-Stromverbrauch, der geringen Latenzzeit und der unvergleichlichen Verarbeitungsleistung mit hohem Durchsatz, die das menschliche Gehirn bietet. SpiNNaker2 ist ein Multiprozessorsystem zur ereignisbasierten Echtzeitverarbeitung sowohl klassischer KI als auch zukünftiger ereignisbasierter Berechnungsparadigmen, inspiriert durch die ganzheitliche, effizienzoptimierte und bedarfsorientierte Verarbeitung des Gehirns. SpiNNaker2 wurde im Rahmen des EU-Forschungsprojekts "Human Brain Project" entwickelt. Das Rückgrat des Systems ist eine maßgeschneiderte, leichtgewichtige Kommunikationsinfrastruktur, die von Edge-Geräten bis hin zu großen Server-Cloud-Anwendungen skaliert werden kann, ohne die inhärente Verlangsamung zu erleiden, die normalerweise mit der Skalierung von Berechnungen auf Cloud-Größe einhergeht. Prof. Steve Furber (Universität Manchester): "Es gibt noch viel von der Biologie zu lernen, wenn wir in Zukunft das volle Potenzial der KI ausschöpfen wollen. SpiNNaker2 soll die Kluft zwischen realistischen Gehirnmodellen und KI überbrücken, so dass beide zunehmend voneinander profitieren können." Mit dem SpiNNaker2-Chip soll an der TU Dresden eine SpiNNcloud mit 70.000 Chips und 10 Millionen Kernen aufgebaut werden, die gemeinsam mit lokalen Initiativen wie dem Exzellenzcluster CeTI und weiteren nationalen und internationalen Partnern Anwendungen vom autonomen Fahren über die Datenverarbeitung in Echtzeit in einer Smart City, taktile Internetanwendungen bis hin zur biomedizinischen Verarbeitung erforschen soll. "Unser ganzheitliches, wirtschaftlich optimiertes Systemdesign, kombiniert mit einem einzigartigen hybriden KI-Framework, ermöglicht Echtzeit-KI in einem noch nie dagewesenen Umfang. Wir werden die SpiNNaker2-Maschine an der TU Dresden nutzen, um Spitzenforschung zum neuartigen maschinellen Lernen zu betreiben, sind aber auch stolz darauf, diese einzigartige KI über unser Startup SpiNNcloud Systems kommerziell anbieten zu können", erklärt Prof. Christian Mayr, Lehrstuhl für Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dresden. SpiNNaker2 wurde im 22FDX-Ökosystem unter Verwendung der Adaptive Body Biasing IP (ABX)-Plattform von Racyics GmbH realisiert, um das volle Potenzial von 22FDX zu nutzen. Diese IP-Plattform ermöglicht dem SpiNNaker2 den Betrieb am minimalen Leistungspunkt der Verarbeitungseinheiten bei 0,50 V mit zusätzlicher Unterstützung für dynamische Spannungs- und Frequenzskalierung für hohe Leistung bei Bedarf. SpiNNaker2 nutzt somit die fortschrittlichen Stromspareigenschaften von 22FDX, der Flaggschiff-Technologie von Globalfoundries Dresden. Das komplette Chipdesign wurde vom Team der TU Dresden unter Verwendung von makeChip, einer von Racyics bereitgestellten Designumgebung für 22FDX, durchgeführt. Dieser Ansatz war für die akademische Gruppe von entscheidender Bedeutung, 22FDX™, die einzigartige 22-nm-FD-SOI-Technologie von GlobalFoundrie, erweist sich mit ihrem weltweit einzigartigen niedrigen Stromverbrauch und ihrer optimierten Transistorleistung als ideale Basis für moderne KI-Chips, die direkt vom menschlichen Gehirn inspiriert sind. Die 22FDX™-Technologie von GF, die in Dresden hergestellt wird, ermöglicht hocheffiziente neuromorphe Echtzeitberechnungen mit einer Latenzzeit von weniger als einer Millisekunde, wie sie für KI-Anwendungen wie Smart Cities, 5G, taktiles Internet und autonomes Fahren erforderlich sind. Der 22FDX-basierte SpiNNaker2-Chip zeigt, welche Synergien möglich sind, wenn europäische KI-Spitzenforschung auf europäische Halbleitertechnologie trifft: Zum ersten Mal wird die bestehende Lücke zwischen rein auf numerische Leistung optimierter KI und echter, vom Gehirn inspirierter KI geschlossen. "Als weltweit führendes Spezialunternehmen foundry ermöglicht Globalfoundries Weltklasseteams, kommerzielle Durchbrüche zu erzielen. SpiNNaker2 ist ein greifbarer Beweis für die herausragende Leistung, die durch die Kombination der neuesten Fortschritte im Bereich der vom Gehirn inspirierten künstlichen Intelligenz und unserer hochleistungsfähigen 22FDX-Technologie erzielt wird", sagt Dr. Manfred Horstmann, Leiter von Globalfoundries Dresden. Das Tapeout wurde von EFRE und dem Freistaat Sachsen im Rahmen des Projekts "SpiNNcloud" (Antragsnummer: 100373652) finanziell unterstützt. Wir danken ARM für die Nutzung des IP. Informationen für Journalisten: Globalfoundries Karin Raths E-Mail: [email protected] TU Dresden Prof. Christian Mayr E-Mail: [email protected] Universität Manchester Jordanien Kenny E-Mail: [email protected] Racyics GmbH Holger Eisenreich E-Mail: [email protected] SpiNNcloud Systems GmbH Christian Eichhorn E-Mail: [email protected]
