Un nuevo chip 3D promete revolucionar la inteligencia artificial

Un equipo de ingenieros de Stanford University, Carnegie Mellon University, University of Pennsylvania y Massachusetts Institute of Technology presentó un nuevo chip 3D que podría marcar un cambio significativo en la arquitectura de hardware para inteligencia artificial. Este chip, que apila elementos de memoria y procesamiento de manera vertical, promete acelerar drásticamente el movimiento de datos dentro del dispositivo, superando las limitaciones de los diseños tradicionales en 2D.

El diseño innovador evita los cuellos de botella que afectan a los chips actuales, que suelen ser planos y bidimensionales. En lugar de eso, el nuevo chip se construye en capas, similar a un edificio de varios pisos, donde las conexiones verticales funcionan como ascensores rápidos que transportan grandes volúmenes de información de manera eficiente. En pruebas de hardware, el chip 3D demostró ser aproximadamente cuatro veces más rápido que los chips 2D comparables, y se anticipa que futuras versiones podrían ofrecer mejoras aún mayores.

Los investigadores destacaron que, aunque se han fabricado chips 3D experimentales en laboratorios académicos, esta es la primera vez que se logra una mejora clara en el rendimiento y se produce en una fundición comercial. Subhasish Mitra, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford y principal investigador del estudio, afirmó: "Esto abre la puerta a una nueva era de producción e innovación en chips". Este avance es crucial para satisfacer las demandas de rendimiento de los futuros sistemas de inteligencia artificial.

El nuevo diseño aborda dos problemas críticos en la computación moderna: el "muro de memoria" y el "muro de miniaturización". Los modelos de inteligencia artificial, como ChatGPT, requieren mover enormes volúmenes de datos entre la memoria y las unidades de procesamiento. En los chips 2D convencionales, la memoria está dispersa y limitada, lo que provoca que los datos deban atravesar caminos largos y congestionados, resultando en tiempos de espera frecuentes. Este nuevo enfoque vertical permite mover más información de manera más rápida y eficiente.

La fabricación del chip se realizó completamente en una fundición estadounidense, SkyWater Technology, lo que demuestra que estas arquitecturas avanzadas pueden ser producidas a escala en el país. Mark Nelson, vicepresidente de operaciones de desarrollo tecnológico en SkyWater, comentó: "Convertir un concepto académico de vanguardia en algo que una fundición comercial pueda construir es un enorme desafío". Este avance no solo se trata de velocidad, sino que también establece un modelo para una nueva era de innovación en hardware en EE. UU.

En pruebas iniciales, el prototipo superó a los chips 2D en un factor de cuatro. Los modelos de simulación sugieren que con más capas apiladas, el rendimiento podría mejorar hasta doce veces en cargas de trabajo reales de inteligencia artificial. Además, se espera que esta arquitectura ofrezca mejoras significativas en eficiencia energética, combinando velocidad y eficiencia en el uso de energía.

El equipo de investigación también enfatizó la necesidad de formar una nueva generación de ingenieros capacitados en estas técnicas de integración vertical, similar a cómo la explosión de circuitos integrados en los años 80 fue impulsada por estudiantes que aprendieron diseño y fabricación de chips en laboratorios estadounidenses. Con iniciativas como el Microelectronics Commons California-Pacific-Northwest AI Hardware Hub, se están preparando estudiantes e investigadores para avanzar en la innovación de semiconductores en EE. UU.

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