TU/e presenteert energiezuinige AI-chip

De explosieve groei van generatieve AI stelt hoge eisen aan grote, centrale datacenters. Het verwerken van AI-opdrachten via de cloud vereist enorme hoeveelheden energie en koelwater, terwijl de benodigde infrastructuur een zware wissel trekt op het elektriciteitsnet en lokale ecosystemen.

Lokale AI-berekeningen via de Chimera-chip

Het CONVOLVE-project, geleid door de TU/e in samenwerking met onderzoekspartners uit onder meer Delft, Leuven en Zürich, werd gestart om een efficiënt Europees alternatief te bieden. De ontwikkelde Chimera-chip dankt zijn naam aan de combinatie van verschillende gespecialiseerde AI-versnellers die op één microchip samenwerken.

Met edge-computing kan een gebruiker een AI-model lokaal op zijn eigen apparaat uitvoeren, in plaats van een commando naar een extern datacenter te sturen dat de halve wereld overgaat, licht hoofdonderzoeker en hoogleraar digitale hardware Manil Dev Gomony toe. Bovendien komen steeds meer slimme apparaten in huis, zoals warmtepompen, zonnepanelen en thuisbatterijen. Die moeten vanwege netcongestie en wisselende energieprijzen snel beslissingen nemen. Daar is snelle en efficiënte rekenkracht dicht bij de gebruiker voor nodig, aldus Gomony.

Integrale cross-layer ontwerpbenadering

Om het energieverbruik van de chip drastisch te beperken, hanteerde het team een 'cross-layer' ontwerpmethode. In plaats van het AI-algoritme, de processorarchitectuur, het geheugen en de elektronische schakelingen afzonderlijk te ontwerpen, werden deze lagen in samenhang geoptimaliseerd.

De chip combineert programmeerbare RISC-V-processors met gespecialiseerde AI-versnellers, waaronder neuromorfe computertechnieken. Door rekenprocessen direct binnen het geheugen uit te voeren, wordt de overdracht van gegevens — traditioneel een van de grootste stroomverbruikers in AI-hardware — tot een minimum beperkt. Metingen op gefabriceerde prototypes bevestigden de verwachte energie-efficiëntie en verwerkingssnelheid.

Europees antwoord op Amerikaanse techgiganten

De onderzoeksresultaten worden begin september gepresenteerd op de European Solid-State Electronics Research Conference (ESSERC) in Spanje, waar ook grote internationale chipbedrijven zoals Nvidia aanwezig zijn.

Volgens het onderzoeksteam biedt de ontwikkelde technologie een bouwsteen voor de Europese concurrentiepositie op het gebied van micro-elektronica. Industriële partners die bij het project betrokken zijn, krijgen de mogelijkheid om de chiptechnologie en ontwerpmethodiek als eersten toe te passen in hun eigen producten.