科学者らが超低消費電力FD-SOIチップを発表、AIデバイス効率を大幅向上

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FD-fAbrICS共同研究所所長のマッシモ・アリオート教授が、2024年5月3日に開催された業界ショーケースで業界と研究コミュニティの参加者にFD-SOI技術の最新開発を共有しています。（画像: FD-fAbrICS共同研究所）

シンガポール国立大学（NUS）の研究者たちが、業界パートナーのSoitecとNXPセミコンダクターズと共に、AI接続デバイスのエネルギー効率を飛躍的に向上させる新しいクラスのシリコンシステムを実証しました。これらの技術的ブレークスルーは、シンガポールおよびそれ以遠の半導体産業の能力を大幅に前進させるでしょう。

この革新は、完全空乏型シリコン・オン・インシュレーター（FD-SOI）技術で実証され、AIアプリケーション向けの高度な半導体コンポーネントの設計と製造に適用できます。新しいチップ技術は、ウェアラブルとスマートオブジェクトの電池寿命を10倍延ばし、モノのインターネット（IoT）アプリケーションでの集中的な計算ワークロードをサポートし、クラウドとの無線通信に伴う消費電力を半減させる可能性を持っています。

この破壊的なチップ技術の新しいスイートは、FD-SOI & IoT産業コンソーシアムを通じて普及が促進され、FD-SOIチップへの設計参入障壁を下げることで業界採用を加速します。2024年5月3日に「次世代エネルギー効率FD-SOIシステム」と題した業界ワークショップが開催され、業界と研究コミュニティの参加者がFD-SOI技術の最新開発を共有・議論し、最先端デモで新機能を披露しました。

「IoTデバイスは非常に限られた電力予算で動作することが多く、定期的な物理信号監視などのタスクを効率的に実行するために極めて低い平均電力を必要とします。同時に、計算集約的なAIアルゴリズムで時折発生する信号イベントを処理するために高いピーク性能が求められます。我々の研究は、平均電力を同時に削減し、ピーク性能を向上させることを独自に可能にします」と、NUSデザイン・エンジニアリング学部電気・コンピュータ工学科のマッシモ・アリオート教授、FD-fAbrICS（FD-SOI Always-on Intelligent & Connected Systems）共同研究所所長は語ります。同教授は、電気・コンピュータ工学科のGreen ICグループ（www.green-ic.org）も率いています。

「応用範囲は広く、スマートシティ、スマートビルディング、インダストリー4.0、ウェアラブル、スマートロジスティクスが含まれます。FD-fAbrICSプログラムで得られた驚異的なエネルギー改善は、電池駆動AIデバイスの分野におけるゲームチェンジャーであり、最終的にはインテリジェンスを従来のクラウドからスマートな小型デバイスに移行させることを可能にします」とアリオート教授は述べています。

NUS FD-fAbrICS共同研究所による研究は、彼らのFD-SOIチップ技術が、設計とシステム統合の生産性向上により、より低コストで、より迅速な市場投入、迅速な業界採用で大規模展開可能であることを示しました。

「この革新は、シンガポールの半導体エコシステムの主要プレーヤーの市場投入までの時間を加速する可能性があります」とアリオート教授。「FD-SOI & IoT産業コンソーシアムを通じて、我々の設計技術の大規模な採用と展開を促進したいと考えています。これは、FD-SOIシステムの全体的な開発コストを削減しながら競争優位性を可能にするため、シンガポールのAIと半導体産業への重要な貢献となります。」

NUS FD-fAbrICS共同研究所からの研究ブレークスルーは、デジタル回路（マッシモ・アリオート教授）、無線通信（チェン・フアット准教授）、システムアーキテクチャ（トレバー・カールソン助教）、AIモデル（リー・ハイチョウ教授）など、異なる分野からのNUSの専門知識と能力を組み合わせたものです。Soitec、NXP、Dolphin Designなどの業界リーダーが共同研究所での研究活動に貢献し、これらは科学技術研究庁（A*STAR）によっても支援されています。

NUS研究チームは現在、生成AIアプリケーションのためにより大きなAIモデルサイズ（大規模モデル）をサポートできる、新しいクラスのインテリジェントで接続されたシリコンシステムの開発を検討しています。その結果、AI計算のクラウドから分散デバイスへの分散化は、プライバシーを保護し、レイテンシを最小限に抑え、多数のデバイスが同時に存在する状況下でのワイヤレスデータの洪水を回避します。

FD-SOI技術の最先端の進歩と応用を掘り下げた業界ワークショップは、FD-SOI研究コミュニティとシンガポールの半導体産業（インテリジェントで接続されたシリコンシステムに取り組む）の間および内部での知識共有の環境を促進し、協力を触媒することを目的としていました。

ワークショップのもう一つの目的は、FD-fAbrICS共同研究所からの研究成果を共有することで、FD-SOIの迅速な採用を促進し、設計参入障壁を下げることでした。Soitec、GlobalFoundries、NXP、NUS FD-fAbrICS研究チームのスピーカーが、製造やマイクロチップ設計などの関連技術の現在の開発状況や、次世代超低消費電力AIシステムのための将来の破壊的技術についての見解を共有しました。

FD-SOI & IoTコンソーシアムは、NUS FD-fAbrICS共同研究所がシンガポールの半導体エコシステムに与える影響を拡大するために設立されました。SoitecとNXPはコンソーシアムの創設メンバーです。

コンソーシアムメンバーは、革新的なFD-SOI設計IPと手法にアクセスでき、特に急成長しているAI接続チップ分野で、高効率プロセスにより次世代プロトタイピングと開発サイクルを加速できます。

FD-SOI & IoTコンソーシアムは、迅速な技術ロードマッピングと加速されたイノベーションサイクルという業界の短期的ニーズをサポートします。同時に、長期的にはコンソーシアムメンバー間の持続的な拡張性と差別化を保証するため、FD-fAbrICS業界パートナーとのシナジーで開発された技術は、一部のコンソーシアムメンバーによってさらに拡張されます。

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