Ultravähävirtaisiin piireihin erikoistunut yhdysvaltalainen Ambiq on julkistanut uusia teknisiä yksityiskohtia tulevasta Atomiq-järjestelmäpiiristään, jonka tavoitteena on tuoda selvästi raskaampi tekoälylaskenta paristokäyttöisiin edge-laitteisiin. Piirin ensimmäisten näytteiden odotetaan valmistuvan lähivuosina, ja tuotannon on määrä alkaa vuonna 2027. Atomiq on suunniteltu erityisesti tilanteisiin, joissa tekoälyä ajetaan jatkuvasti suoraan laitteessa – esimerkiksi kameroissa, puettavissa laitteissa ja teollisissa sensoreissa.
Atomiqin keskeinen uutuus on integroidtu neuroverkkokiihdytin (NPU), joka perustuu Arm-yhtiön Ethos-U85-arkkitehtuuriin. Sen avulla piiri yltää yli 200 GOPS:n laskentatehoon, mikä mahdollistaa aiempaa suurempien koneoppimismallien ajamisen suoraan laitteessa ilman pilviyhteyttä. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi monimutkaisempaa konenäköä, puheentunnistusta tai sensoridatan analyysiä jatkuvasti toimivissa laitteissa.
Atomiq jatkaa Ambiqin aiempaa Apollo-piiriperhettä, mutta siirtää painopisteen mikro-ohjainpohjaisesta edge-AI:sta selvästi tehokkaampaan NPU-pohjaiseen arkkitehtuuriin. Yhtiön mukaan Apollo on mahdollistanut nykyiset edge-AI-ratkaisut, kun taas Atomiq on suunniteltu seuraavan sukupolven sovelluksiin, joissa mallit kasvavat nopeasti.
SPOT laskee käyttöjännitteen poikkeuksellisen alas
Atomiqin energiatehokkuus perustuu Ambiqin SPOT-arkkitehtuuriin (Subthreshold Power Optimized Technology). Siinä digitaalilogiikkaa ajetaan hyvin matalilla eli käyttöjännitteillä niin sanotulla sub- tai near-threshold-alueella eli kynnysjännitteen alueella. Kun tavallinen digitaalipiiri toimii tyypillisesti noin 0,8–1 voltin jännitteellä, SPOT-tekniikalla käyttöjännite voidaan pudottaa jopa noin 300 millivolttiin ultra-matalatehoisessa ULP-tilassa.
Koska CMOS-logiikan tehonkulutus riippuu voimakkaasti käyttöjännitteestä, näin suuri pudotus vähentää energiankulutusta merkittävästi ja mahdollistaa jatkuvasti päällä olevan AI-laskennan myös paristokäyttöisissä laitteissa. Atomiq on samalla ensimmäinen Ambiq-piiri, jossa SPOT-tekniikka yhdistetään FinFET-valmistusprosessiin.
Atomiq perustuu TSMC:n 12 nanometrin N12e FinFET -prosessiin, ja piiri hyödyntää laajaa dynaamista jännite- ja taajuussäätöä (DVFS), jotta sama laite voi toimia ultra-matalatehoisessa tilassa tai tarvittaessa selvästi suuremmalla suorituskyvyllä.
Atomiq on ensimmäinen Ambiq-piiri, jossa yhtiön subthreshold-suunnittelumenetelmä yhdistetään moderniin FinFET-prosessiin. Yhdistelmä on poikkeuksellinen, sillä subthreshold-logiikkaa on perinteisesti käytetty lähinnä vanhemmissa planar-prosesseissa. Ambiqin mukaan FinFET mahdollistaa nyt sekä paremman suorituskyvyn että erittäin matalan käyttöjännitteen samassa arkkitehtuurissa.
