Esplorare AI at the Edge, innovazioni dei materiali e altro nella Silicon Valley francese.
di Fonte ST
L’obiettivo di ESSCIRC e ESSDERC è fornire un forum europeo annuale per la presentazione e la discussione dei più recenti progressi nei dispositivi e nei circuiti a stato solido.
Il livello di integrazione per la progettazione di sistemi su chip è in rapido aumento. Ciò è reso possibile dai progressi compiuti nella tecnologia dei semiconduttori. Pertanto, più che mai, è necessaria una più profonda interazione tra tecnologi, esperti di dispositivi, progettisti di circuiti integrati e progettisti di sistemi.
STMicroelectronics presenta 12 paper (quattro dei quali co-autori con altri partner), un keynote sull’AI at the edge, e partecipa a sei eventi educativi dedicati a ingegneri e leader interessati in una prospettiva unica sulle pietre miliari della ricerca e dello sviluppo.
La Conferenza europea sulla ricerca sui dispositivi a stato solido (ESSDERC) e la Conferenza europea sui circuiti a stato solido (ESSCIRC) riuniscono il settore. CEA-Leti, Soitec, l’Università di Grenoble-Alpes e ST hanno co-organizzato l’evento. Inoltre, alcune delle principali organizzazioni commerciali e produttori di semiconduttori nel mondo sponsorizzeranno le conferenze. In parole povere, ESSDERC ed ESSCIRC sono per il nostro settore ciò che il Sundance Film Festival è per il cinema.
L’evento è altamente simbolico. Nonostante una pandemia globale, l’industria continua a mostrare resilienza e forza attraverso le innovazioni. In effetti, l’invito a presentare articoli accademici ha prodotto risultati impressionanti sia in termini di numero di contributi che di portata. La ST da sola presenterà articoli su imaging, memoria a cambiamento di fase e ingegneria dei materiali. Offrirà anche articoli sulla progettazione di circuiti integrati specifici per FD-SOI e CMOS bipolari con una lunghezza di gate di 55 nm (BiCMOS55). Le discussioni a volte approfondiscono i processi di produzione, altre esplorano l’ottimizzazione delle prestazioni, mentre alcune cercano di rendere più accessibili le nuove tecnologie.
Tendenza comune durante l’ESSDERC e l’ESSCIRC di quest’anno è il desiderio di dare contributi pratici attraverso innovazioni significative. Lo stesso desiderio ha anche motivato la ST a co-organizzare queste due conferenze e presiedere per la prima volta il programma tecnico.
Una panoramica esaustiva di tutti gli articoli della ST è impossibile. Tuttavia, mettere in evidenza alcune delle innovazioni in mostra dovrebbe garantire una chiara mappa della direzione in cui si sta muovendo il settore e come influenzerà gli utenti.
L’indipendenza dal cloud
La ST sta aprendo i colloqui in plenaria con un focus sull’IA ai margini. Joel Hartmann, di ST, spiegherà perché e come alcune applicazioni AI si stanno allontanando dal cloud. Il discorso è quindi altamente simbolico per due ragioni. In primo luogo dimostra l’appetito del settore per questa particolare tecnologia. In secondo luogo, mostra che l’IA ai margini si sta spostando verso i territori tradizionali.
In effetti, l’idea di eseguire reti neurali su microcontrollori non è nuova. Fin dai primi giorni, i ricercatori hanno capito che consentiva un tipo completamente nuovo di applicazioni di apprendimento automatico. Tuttavia, la presentazione di Joel dimostrerà che l’AI at the edge sta guadagnando popolarità perché è un ottimo modo per ridurre il consumo energetico dei server riducendo la nostra dipendenza dal cloud computing sfruttando allo stesso tempo le larghezze di banda 5G per inviare dati e risultati.
Guida intelligente e più
Il keynote di Joel è speciale perché approfondisce le implicazioni teoriche mentre esplora esempi di vita reale. Ad esempio, guiderà il pubblico attraverso le applicazioni automobilistiche. In effetti, l’intelligenza artificiale all’estremità è al centro di sensori più intelligenti, riconfigurazioni automatiche del software e innovazioni nel campo del vision computing. Approfondirà anche la dimostrazione delle prestazione di reti neurali che poggiano su un acceleratore dedicato alle reti neurali convoluzionali profonde. Infine, il suo articolo affronta l’elaborazione in memoria grazie ai progressi in FD-SOI e nella memoria a cambiamento di fase.
Il germanio nelle applicazioni fotoniche
I documenti ESSCIRC includono spesso le ultime ricerche sull’ingegneria dei materiali. Ad esempio, la ST esplorerà componenti che combinano silicio e germanio nelle applicazioni fotoniche. Un articolo, intitolato Design and Fabrication of a Ring-Coupled Mach-Zehnder Interferometer Gyroscope, esamina un giroscopio ottico. In poche parole, il dispositivo utilizza due segnali ottici che viaggiano in direzioni opposte in un anello rotante. Quando la forza viene applicata al dispositivo, i due raggi si incontrano in punti diversi. Conosciuto come effetto Sagnac, consente la creazione di un giroscopio senza una sola parte in movimento. I giroscopi ottici non sono nuovi, ma sono tradizionalmente costosi e ingombranti. Utilizzando silicio e germanio, ora diventa possibile immaginare dispositivi più tradizionali. Il documento mostra anche come la ST abbia prodotto dispositivi su una piattaforma fotonica da 300 mm.
Analisi delle leghe di silicio-germanio
La conferenza di quest’anno è simbolica perché mette in evidenza la crescente popolarità delle leghe di silicio-germanio. Pertanto, la ST pubblica anche un documento intitolato Modello analitico per le proprietà ottiche delle leghe Si1-xGex che tengono conto della deformazione e della temperatura. Il documento esamina i modelli che possono aiutare a informare gli strumenti di simulazione ottica. Il documento è breve ma potente in quanto spiega come prendere specifiche considerazioni fisiche per progettare meglio i sistemi ottici. È quindi un passaggio essenziale per i progettisti che lavorano su dispositivi optoelettronici, come modulatori fotonici o fotorivelatori.
Migliorare le memorie di cambiamento di fase usando germanio-antimonio-tellurio
Infine, la ST presenterà un documento che mira a migliorare l’affidabilità della memoria a cambiamento di fase che si basa su germanio-antimonio-tellurio (GST). In parole povere, la ricerca studia le ottimizzazioni di produzione e ne verifica l’efficacia. Tra le altre cose, gli autori hanno esaminato l’impatto dei processi sulla GST e come influisce sulle prestazioni. Il documento non entra nei processi stessi, ma mostra che il “processo B” offre vantaggi significativi in termini di resistenza e ritenzione delle cellule, tra le altre cose. I risultati sono quindi sostanziali perché contribuiranno alla democratizzazione della memoria a cambiamento di fase in molti settori.
Migliore pianificazione per il Dark Count Rate
In un articolo intitolato ‘Dark Count Rate in Single-Photon Avalanche Diodes: Characterization and Modeling study‘, ST cerca di migliorare l’affidabilità e la precisione dei diodi a valanga a fotone singolo nel cuore dei sensori Time-of-Flight. Tradizionalmente, un sensore ToF determina la distanza tra se stesso e una superficie inviando un laser, aspettando che si riprenda, e misurando il tempo impiegato dal viaggio di andata e ritorno.
Tuttavia, il fotorilevatore a volte può percepire erroneamente i cambiamenti termici come fotoni, un problema misurato dal tasso di conteggio oscuro (DCR). Lo studio del DCR è fondamentale quando si cerca di migliorare il rapporto segnale/rumore. Quindi, il documento mostra un modo migliore per modellare il DCR localizzando i difetti. La correlazione è che gli ingegneri possono analizzare meglio i profili di doping per migliorare le prestazioni e l’affidabilità del loro SPAD prima di entrare nel processo di produzione.
Risoluzioni più elevate per i sensori a tempo di volo indiretto
La ST presenterà anche un nuovo sensore indiretto Time-of-Flight pensato per migliorare le prestazioni delle telecamere di profondità. Tradizionalmente, i sensori iToF hanno una bassa risoluzione perché richiedono un elevato consumo energetico, che porta a interferenze elettromagnetiche e richiede quindi agli ingegneri di ridurre il numero di pixel catturati.
In un documento intitolato ‘4.6μm Low Power Indirect Time-of-Flight Pixel Achieving 88.5% Demodulation Contrast at 200 MHz for 0.54MPix Depth Camera‘, la ricerca ST dimostra un consumo energetico di 1,4 µW/pixel a 200 MHz, rispetto a 7 µW/pixel in altri dispositivi, grazie a una nuova architettura a pixel. La risoluzione del sensore studiato nel documento era relativamente bassa a 0,54 megapixel, ma la nuova architettura apre le porte a dispositivi di gran lunga migliori di quelli offerti dai produttori oggi.
L’ESSCIRC e l’ESSDERC sono entrambi interamente online. I paper saranno disponibili a partire dal 6 settembre 2021. Keynote e sessioni interattive si svolgeranno dal 13 al 17 settembre, mentre la settimana didattica inizierà il 20 settembre e terminerà il 22 settembre.
(lo)
