Chip mới của Aisin giảm 98% điện năng tiêu thụ, mở hướng cho AI trên ô tô

Công nghệ này có thể giúp xử lí dữ liệu nhanh và tiết kiệm năng lượng hơn, trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI) và hệ thống nhận diện hình ảnh ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên ô tô.

MRAM: Công nghệ bộ nhớ giúp chip giảm tiêu thụ điện năng

Aisin, nhà cung ứng linh kiện cho Toyota Motor, cho biết đã phát triển thành công một hệ thống trên chip (system-on-chip – SoC) ứng dụng công nghệ bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ điện trở (magnetoresistive random-access memory – MRAM). Dự án được thực hiện cùng Đại học Tohoku tại thành phố Sendai, nơi có chuyên môn về công nghệ bộ nhớ từ tính.

Điểm đáng chú ý của thiết kế mới nằm ở khả năng giảm đáng kể điện năng tiêu thụ trong khi vẫn đáp ứng nhu cầu xử lí dữ liệu ngày càng lớn. Theo Aisin, chip mới có thể giảm khoảng 98% mức tiêu thụ điện so với những chip tương tự đang được sử dụng. Với các tác vụ nhận diện đối tượng bằng AI, thời gian xử lí cũng có thể giảm khoảng 90%.

MRAM được đánh giá là một lựa chọn bộ nhớ tiết kiệm năng lượng nhờ đặc tính lưu giữ dữ liệu ngay cả khi nguồn điện bị ngắt. Khác với bộ nhớ dễ mất dữ liệu khi mất điện, công nghệ này thuộc nhóm bộ nhớ không khả biến, cho phép thông tin đã lưu vẫn được giữ lại mà không cần duy trì nguồn điện liên tục.

Bên cạnh khả năng lưu trữ dữ liệu khi mất điện, MRAM còn có tốc độ đọc và ghi cao. Những đặc tính này khiến công nghệ thu hút sự quan tâm của ngành bán dẫn, trong đó có các nhà sản xuất chip như Công ty Sản xuất Bán dẫn Đài Loan (TSMC) và Samsung Electronics.

Việc Aisin phát triển SoC tích hợp MRAM cho thấy công nghệ bộ nhớ từ tính đang được xem xét không chỉ như một phương án lưu trữ dữ liệu, mà còn là một thành phần có thể góp phần cải thiện hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống xử lí. Trong các thiết bị phải tiếp nhận và phân tích dữ liệu liên tục, giảm mức tiêu thụ điện năng đồng thời rút ngắn thời gian xử lí có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

AI trên ô tô đối mặt áp lực dữ liệu và năng lượng

Sự phát triển của AI đang làm thay đổi yêu cầu đối với hệ thống điện tử trên ô tô. Các công nghệ như nhận diện hình ảnh, kết hợp camera và cảm biến, ngày càng được ứng dụng trong nhiều chức năng của phương tiện. Khi những hệ thống này cần phân tích lượng dữ liệu lớn hơn, năng lực xử lí và hiệu quả sử dụng năng lượng trở thành hai bài toán song hành.

Một xu hướng đang được chú ý là edge AI – AI xử lí dữ liệu trực tiếp trên thiết bị thay vì gửi toàn bộ dữ liệu lên đám mây. Với cách tiếp cận này, phương tiện có thể thực hiện các tác vụ phân tích ngay trên hệ thống tích hợp trong xe. Tuy nhiên, xử lí dữ liệu tại chỗ cũng đặt ra yêu cầu cao hơn đối với chip bán dẫn, bởi thiết bị phải thực hiện nhiều phép tính trong khi vẫn cần kiểm soát mức tiêu thụ điện.

Theo Aisin, khi hiệu suất AI tăng lên, khối lượng dữ liệu cần xử lí cũng tăng theo. Điều này tạo ra thách thức cho các SoC truyền thống sử dụng DRAM hoặc bộ nhớ thể rắn để lưu trữ dữ liệu. Việc trao đổi dữ liệu giữa các thành phần bộ nhớ và bộ xử lí có thể làm chậm tốc độ xử lí, đồng thời ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng năng lượng.

Trong bối cảnh đó, MRAM có thể thay thế một số loại bộ nhớ đang được sử dụng trong các hệ thống này, giúp quá trình xử lí dữ liệu hiệu quả hơn. Theo kết quả mà Aisin công bố, việc ứng dụng công nghệ này có thể rút ngắn khoảng 90% thời gian xử lí các tác vụ như nhận diện đối tượng bằng AI, đồng thời giảm khoảng 98% điện năng tiêu thụ.

Những con số này đặc biệt đáng chú ý đối với các ứng dụng cần phân tích hình ảnh và tín hiệu cảm biến liên tục. Khi dữ liệu được xử lí nhanh hơn và mức tiêu thụ năng lượng giảm xuống, hệ thống có thêm dư địa để đáp ứng các tác vụ AI mà không làm gia tăng tương ứng nhu cầu điện năng.

Tuy nhiên, các mức giảm mà Aisin đưa ra là kết quả được công ty công bố cho chip mới so với những chip tương tự hiện có. Thông tin hiện tại chưa nêu đầy đủ điều kiện thử nghiệm, cấu hình đối chiếu hay phạm vi ứng dụng cụ thể, do đó chưa thể mặc định các mức cải thiện này sẽ được giữ nguyên trong mọi hệ thống trên ô tô.

Aisin tìm hướng ứng dụng MRAM vào nhận diện hình ảnh

Đối với Aisin, bước tiếp theo là tìm hiểu khả năng ứng dụng MRAM trong các hệ thống nhận diện hình ảnh. Đây là lĩnh vực phù hợp với nhu cầu xử lí dữ liệu lớn, khi camera và cảm biến cung cấp thông tin để các thuật toán AI phân tích đối tượng trong môi trường xung quanh.

Việc đưa công nghệ bộ nhớ mới vào các hệ thống này có thể giúp giải quyết một phần bài toán về tốc độ xử lí và mức tiêu thụ năng lượng. Thay vì chỉ tập trung tăng sức mạnh tính toán, hướng phát triển của Aisin cho thấy việc cải thiện cách dữ liệu được lưu trữ và truy xuất cũng có thể đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất của AI.

Cách tiếp cận này cũng phản ánh một thách thức rộng hơn của ngành công nghệ: khi AI được triển khai trên ngày càng nhiều thiết bị, hiệu quả không chỉ được đo bằng khả năng xử lí những mô hình phức tạp, mà còn bằng lượng điện năng cần thiết để vận hành chúng. Đối với ô tô, nơi nhiều hệ thống điện tử cùng hoạt động trong một không gian có giới hạn về năng lượng và điều kiện vận hành, tối ưu hóa bộ nhớ có thể trở thành một hướng phát triển đáng quan tâm.

Dù vậy, Aisin mới cho biết sẽ tiếp tục xem xét các ứng dụng của MRAM, trong đó có hệ thống nhận diện hình ảnh. Chưa có thông tin cụ thể về thời điểm công nghệ được đưa vào sản xuất thương mại hoặc những mẫu xe đầu tiên có thể sử dụng chip này.

Nếu được triển khai thành công, SoC tích hợp MRAM có thể mở ra thêm lựa chọn cho việc phát triển các hệ thống AI trên ô tô tiết kiệm năng lượng hơn. Giá trị của công nghệ không chỉ nằm ở mức giảm điện năng được công bố, mà còn ở khả năng giúp phương tiện xử lí khối lượng dữ liệu ngày càng tăng mà không tạo thêm áp lực tương ứng lên hệ thống vận hành.