Roman GłogulskiSemron, een pas opgerichte startup gevestigd in Duitsland, ontwikkelt innovatieve geïntegreerde schakelingen die beschreven worden als “3D-scaled” chips waarmee het mogelijk is om kunstmatige intelligentie modellen lokaal uit te voeren op smartphones, oortelefoons, virtual reality brillen en andere mobiele apparaten.
Kai-Uwe Demasius en Aron Kirschen, afgestudeerden in engineering uit Stuttgart, staan achter de oprichting van Semron. De geïntegreerde schakelingen die door het bedrijf ontwikkeld zijn, maken gebruik van elektrische velden voor berekeningen in plaats van elektrische stroom, wat typisch is voor traditionele processoren. Dit stelt de chips van Semron in staat om een hogere energie-efficiëntie te bereiken en de productiekosten te verlagen, aldus Kirschen.
“In het licht van het verwachte tekort aan AI-rekenresources lopen veel bedrijven die afhankelijk zijn van toegang tot dergelijke mogelijkheden risico’s voor hun bestaan – bijvoorbeeld grote startups die hun eigen modellen trainen,” zei Kirschen in een e-mailinterview met TechCrunch. “De unieke kenmerken van onze technologie zullen ons in staat stellen om het prijspunt van de circuits van vandaag voor consumentenelektronica te bereiken, hoewel onze chips geavanceerde kunstmatige intelligentie kunnen uitvoeren, wat anderen niet kunnen.”
De chips van Semron, waarvoor Demasius en Kirschen in 2016 het eerste octrooi hebben aangevraagd, vier jaar voordat ze Semron oprichtten, maken gebruik van een enigszins ongebruikelijk onderdeel dat bekendstaat als een “memcapacitor,” een condensator met geheugen, voor het uitvoeren van berekeningen. De meeste computerchips bestaan uit transistoren, die in tegenstelling tot condensatoren geen energie opslaan; ze fungeren als “aan/uit” schakelaars die de stroom al dan niet doorlaten.
De memcapacitors van Semron, gemaakt van conventionele halfgeleidende materialen, werken door gebruik te maken van een verschijnsel dat bekendstaat in de scheikunde als “ladingsscherming.” De memcapacitors beheersen het elektrische veld tussen de bovenste en onderste elektroden met behulp van een “beschermlaag.” De beschermlaag wordt op zijn beurt gecontroleerd door het geheugen van de chip, dat verschillende “gewichten” van het AI-model opslaat. (Gewichten fungeren in wezen als knoppen in het model, waardoor de prestaties ervan tijdens training en gegevensverwerking worden gemanipuleerd en aangepast.)
Met hun op elektrisch veld gebaseerde aanpak minimaliseren de chips van Semron de beweging van elektronen op het niveau van de geïntegreerde schakeling, waardoor het energieverbruik en de warmte worden verminderd. Semron heeft plannen om de warmte-verlagende eigenschappen van het elektrische veld te benutten om honderden lagen memcapacitors op één chip te plaatsen, waardoor de rekenkracht aanzienlijk wordt verhoogd.
“We maken gebruik van deze eigenschap als een tool om de plaatsing van enkele honderden keren grotere rekenresources op een vast siliciumoppervlak mogelijk te maken,” voegde Kirschen toe. “Je kunt het je voorstellen als honderden chips op één chip.”
In een in 2021 gepubliceerde studie in het tijdschrift “Nature Electronics” voerden onderzoekers van Semron en het Max Planck Instituut voor Microstructuur Natuurkunde succesvol trainingen uit voor een computerzichtmodel met behulp van memcapacitors met een energie-efficiëntie van meer dan 3500 TOPS/W, wat een 35 tot 300-voudige toename vertegenwoordigt in vergelijking met bestaande technieken. TOPS/W is een vrij algemene maatstaf, maar het wezen ervan is dat memcapacitors tot aanzienlijke vermindering van het energieverbruik leiden tijdens de training van AI-modellen.
Het zijn nog vroege dagen voor Semron, zoals Kirschen beweert. Het bedrijf bevindt zich in de “voorproductie” fase en heeft “verwaarloosbare” omzet. Vaak is het meest uitdagende aspect voor een startup die zich bezighoudt met geïntegreerde schakelingen de massaproductie en het verwerven van een significante klantenkring, zij het niet noodzakelijk in die volgorde.
Helpende aspecten voor Semron zijn onder andere het gegeven dat het concurrentie ondervindt van vergelijkbare geïntegreerde schakelingprojecten zoals Kneron, EnCharge en Tenstorrent, die gezamenlijk tientallen miljoenen dollars aan durfkapitaal hebben opgehaald. EnCharge, net als Semron, ontwerpt computerchips met behulp van condensatoren in plaats van transistoren, maar op een ander substraatarchitectuur.
Semron, dat momenteel 11 mensen in dienst heeft en van plan is dat aantal tegen het einde van het jaar met zo’n 25 te vergroten, heeft investeringen aangetrokken van entiteiten zoals Join Capital, SquareOne, OTB Ventures en Onsight Ventures. Tot nu toe heeft de startup 10 miljoen euro opgehaald. Georg Stockinger, partner bij SquareOne, reageerde hierop in een e-mail:
“Rekenresources zullen de ‘olie’ van de 21e eeuw worden. Met de groeiende behoefte aan massale taalmodellen en de fysieke grenzen die bereikt worden door de Wet van Moore, zullen significante beperkingen van computatiemiddelen de komende jaren vormgeven. Onvoldoende toegang tot rekeninfrastructuren zal ongetwijfeld de productiviteit en concurrentiepositie van zowel bedrijven als landen vertragen. Semron zal een sleutelelement zijn in het oplossen van dit probleem, door een revolutionaire nieuwe chip te leveren die gespecialiseerd is in AI-modelberekeningen. Het zal breken met het traditionele transistor-gebaseerde paradigma en de kosten en energieverbruik voor een gegeven rekenopdracht met minstens 20 keer verminderen.”
FAQ:
1. Wat doet de startup Semron?
Semron ontwikkelt innovatieve geïntegreerde schakelingen waarmee kunstmatige intelligentie modellen lokaal kunnen worden uitgevoerd op smartphones, oortelefoons, virtual reality brillen en andere mobiele apparaten.
2. Wat zijn de unieke kenmerken van de technologie van Semron?
Semron’s geïntegreerde schakelingen gebruiken elektrische velden voor berekeningen in plaats van traditionele elektrische stromen, waardoor de energie-efficiëntie toeneemt en de productiekosten dalen.
3. Hoe werken de memcapacitors van Semron?
De memcapacitors van Semron maken gebruik van het verschijnsel van “ladingsscherming” voor berekeningen. Ze beheersen het elektrische veld tussen de bovenste en onderste elektroden met behulp van een “beschermlaag”, die wordt gecontroleerd door het geheugen van de chip dat verschillende “gewichten” van het AI-model opslaat.
4. Wat zijn de voordelen van het gebruik van de chips van Semron?
Door gebruik te maken van elektrische velden minimaliseren de chips van Semron het energieverbruik en de warmte. Daarnaast hebben de chips van Semron het potentieel om de rekenkracht te verhogen door honderden lagen memcapacitors op een enkele chip te plaatsen.
5. Welk onderzoek is er uitgevoerd met betrekking tot de technologie van Semron?
Onderzoekers van Semron en het Max Planck Instituut voor Microstructuur Natuurkunde hebben met succes een computerzichtmodel getraind met behulp van memcapacitors die een energie-efficiëntie van meer dan 3500 TOPS/W laten zien, wat een toename van 35 tot 300 keer vertegenwoordigt in vergelijking met bestaande technieken.
6. Wat zijn de vooruitzichten voor de ontwikkeling van Semron?
Semron bevindt zich momenteel in de voorproductiefase en heeft verwaarloosbare omzet. Echter, het bedrijf heeft investeringen aangetrokken van verschillende partijen en heeft plannen om tegen het einde van het jaar het personeelsbestand uit te breiden.
7. Hoe verschilt Semron van concurrerende projecten?
Semron concurreert met andere geïntegreerde schakelingprojecten zoals Kneron, EnCharge en Tenstorrent. In tegenstelling tot transistoren ontwerpen zowel Semron als EnCharge computerchips die gebruikmaken van condensatoren.
8. Hoe kan Semron invloed hebben op de toekomst van berekeningen?
Semron heeft het potentieel om een revolutionaire nieuwe chip te leveren die gespecialiseerd is in AI-modelberekeningen, waardoor kosten en energieverbruik voor een gegeven rekenopdracht met minstens 20 keer verminderd kunnen worden.
