17 сентября 2026 г.
ИИ-чипы смогут тратить меньше энергии: операция с скирмионным синапсом требует 0,66 пДж
Расчётная энергия одной синаптической операции составляет 0,66 пДж при active area 0,18×0,18 мкм² (статья в Advanced Materials, 20.05.2026). Международная группа исследователей показала искусственный синапс на основе 2D-ферромагнетика Fe3GaTe2, работающий при комнатной температуре. В hardware-informed QANN он дал 96,06% точности против 97,46% у full-precision network.
учёным приходилось создавать или уничтожать отдельные скирмионы по одному, поэтому процесс был вероятностным и плохо предсказуемым. Теперь целая решётка скирмионов коллективно превращается в полосовые домены при комнатной температуре.
Нейроморфному чипу нужен повторяемый электрический сигнал. Новая схема даёт линейное и воспроизводимое изменение anomalous Hall resistance, поэтому его можно использовать как synaptic weight.
Как собрали устройство
Для решётки слой Fe3GaTe2 толщиной 62 нм нагревали выше Curie temperature и охлаждали до комнатной температуры во внешнем перпендикулярном магнитном поле 400 G. Экспериментальное Pt/FGaT-устройство собрали из механически отслоённого слоя на заранее сформированных Pt-электродах.
Как настраивали вес
Устройством управляли токовыми импульсами плотностью порядка 10^7 A/cm². В воспроизводимом flow-режиме плотность импульсов повышали от 9,6 до 13,6×10^6 A/cm² с шагом 4×10^5 A/cm², а длительность меняли от 0,2 до 1 мс.
Что даёт масштабирование
При уменьшении active area с 25×5 мкм² до 0,18×0,18 мкм² расчётная длительность импульса снижается до 1,44 мкс, а энергия операции до 0,66 пДж. В QANN с архитектурой 784×128×10 и ternary weights −1/0/+1 после 300 итераций точность на тесте составила 96,06% против 97,46% у full-precision network.
В аппаратной схеме число входных токовых импульсов играет роль input signal. Изменение Hall resistance на импульс задаёт synaptic weight, а последовательное соединение устройств складывает выходные Hall voltages для MAC-операций.
Схема уже связывает скирмионный синапс с нейроморфными MAC-операциями через аппаратно-ориентированную QANN.
Первоисточник
