Semron, una nueva startup con sede en Alemania, está desarrollando circuitos integrados innovadores descritos como chips «a escala 3D» que permiten ejecutar modelos de inteligencia artificial localmente en teléfonos inteligentes, auriculares, gafas de realidad virtual y otros dispositivos móviles.
Kai-Uwe Demasius y Aron Kirschen, graduados en ingeniería de Stuttgart, son los creadores de Semron. Los circuitos integrados desarrollados por la empresa utilizan campos eléctricos para realizar cálculos en lugar de utilizar corriente eléctrica, lo cual es típico en los procesadores tradicionales. Esto permite que los chips de Semron logren una mayor eficiencia energética y reduzcan los costos de producción, según afirmó Kirschen.
«En vista de la esperada escasez de recursos informáticos de IA, muchas empresas cuyos modelos de negocio dependen de tener acceso a tales capacidades están poniendo en riesgo su existencia, como por ejemplo, las grandes startups que entrenan sus propios modelos», afirmó Kirschen en una entrevista por correo electrónico con TechCrunch. «Las características únicas de nuestra tecnología nos permitirán alcanzar el precio de los circuitos actuales para la electrónica de consumo, aunque nuestros chips puedan ejecutar inteligencia artificial avanzada, algo que otros no pueden hacer».
Los chips de Semron, para los cuales Demasius y Kirschen presentaron la primera patente en 2016, cuatro años antes de fundar Semron, utilizan un componente ligeramente no convencional conocido como «memcapacitador», un condensador con memoria, para realizar cálculos. La mayoría de los chips de computadora están compuestos por transistores, que a diferencia de los condensadores, no almacenan energía; funcionan como interruptores «encendido/apagado», permitiendo o interrumpiendo el flujo de corriente.
Los memcapacitadores de Semron, fabricados con materiales semiconductores convencionales, funcionan utilizando un fenómeno conocido en química como «pantalla de carga». Los memcapacitadores controlan el campo eléctrico entre los electrodos superiores e inferiores utilizando una «capa protectora». A su vez, la capa protectora es controlada por la memoria del chip, que almacena diferentes «pesos» del modelo de IA. (Los pesos actúan como perillas en el modelo, manipulando y ajustando su rendimiento durante el entrenamiento y procesamiento de datos).
Con su enfoque basado en campos eléctricos, los chips de Semron minimizan el movimiento de electrones a nivel del circuito integrado, reduciendo el consumo de energía y el calor. Semron planea aprovechar las propiedades de reducción de calor del campo eléctrico para albergar cientos de capas de memcapacitadores en un solo chip, aumentando significativamente la potencia computacional.
«Hacemos uso de esta propiedad como una herramienta para permitir la colocación de recursos computacionales varias veces mayor en una superficie de silicio fija», agregó Kirschen. «Puedes imaginarlo como cientos de chips en un solo chip».
En un estudio publicado en 2021 en la revista «Nature Electronics», investigadores de Semron y el Instituto Max Planck de Física de Estructura Microscópica llevaron a cabo con éxito el entrenamiento de un modelo de visión por computadora utilizando memcapacitadores con una eficiencia energética superior a 3500 TOPS/W, lo que representa un aumento de 35 a 300 veces en comparación con las técnicas existentes. TOPS/W es una métrica bastante general, pero lo esencial es que los memcapacitadores pueden llevar a una reducción significativa en el consumo de energía durante el entrenamiento de modelos de IA.
Aunque todavía es temprano para Semron, como afirma Kirschen, la empresa se encuentra en la fase de «preproducción» y tiene «ingresos insignificantes». A menudo, la parte más desafiante para una startup que trabaja con circuitos integrados es la producción en masa y la adquisición de una base significativa de clientes, aunque no necesariamente en ese orden.
Aspectos destacados para Semron incluyen el hecho de que enfrenta la competencia de proyectos de circuitos integrados similares como Kneron, EnCharge y Tenstorrent, que juntos han recaudado decenas de millones de dólares en financiamiento de riesgo. EnCharge, al igual que Semron, diseña chips informáticos utilizando condensadores en lugar de transistores, pero en una arquitectura de sustrato diferente.
Semron, que actualmente emplea a 11 personas y planea aumentar ese número en aproximadamente 25 para finales de año, ha atraído inversiones de entidades como Join Capital, SquareOne, OTB Ventures y Onsight Ventures. Hasta ahora, la startup ha recaudado 10 millones de euros (~10.81 millones de dólares). Georg Stockinger, socio de SquareOne, comentó al respecto en un correo electrónico:
«Los recursos computacionales se convertirán en el ‘petróleo’ del siglo XXI. Con la creciente necesidad de modelos de lenguaje masivos y los límites físicos alcanzados por la Ley de Moore, las limitaciones significativas en recursos computacionales darán forma a los próximos años. El acceso insuficiente a infraestructura computacional sin duda ralentizará la productividad y la competitividad tanto de empresas como de países. Semron será un elemento clave para resolver este problema, al ofrecer un nuevo chip revolucionario especializado en cálculos de modelos de IA. Se alejará del paradigma tradicional basado en transistores y reducirá los costos y el consumo de energía para una tarea informática determinada en al menos 20 veces».
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