大容量のMRAMを搭載したエッジAIチップ、エネルギー効率50倍で起動時間30分の1：人工知能ニュース

東北大学とアイシンは、MRAMを搭載したエッジ領域向け「CMOS／スピントロニクス融合AI半導体」を開発した。効果実証では、エネルギー効率が従来比で50倍以上改善し、起動時間は30分の1以下となった。

[MONOist]

　東北大学は2025年7月7日、アイシンと共同で、MRAM（磁気抵抗メモリ）を大容量搭載したエッジ領域向け「CMOS／スピントロニクス融合AI半導体」を開発したと発表した。TSMCのMRAM混載に対応した、16nmFinFETプロセスやMRAMマクロを活用している。

「CMOS／スピントロニクス融合AI半導体」の社会実装［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　同チップのアプリケーションプロセッサはArm Cortex-A53デュアルコアで、AI（人工知能）アクセラレーターを搭載している。内部メモリと重みメモリにMRAMを用いた構造で外付けFLASHメモリのバス帯域不足を解消し、アプリケーションプロセッサ上のソフトウェア起動時の多くのプロセスを削減した。また、エッジシステム向けのコンパクトOSをMRAMに内蔵した。

開発した実証チップとブロック図［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　東北大学が開発した低消費電力AIアクセラレーターは、主要メモリにMRAMを適用することで、従来のSRAMと比較して待機電力や動作電力を大幅に削減した。さらに、不揮発化により重みメモリへのロード時間を削減し、AI処理システム全体の高速起動に対応している。

　アイシンは、実証チップのアーキテクチャを設計し、アプリケーションプロセッサのBOOT用途とメインメモリ用途を兼ねた内蔵メモリとしてMRAMを採用した。これにより、起動時間の短縮と外付けメモリの削減、小面積化および低消費電力化を達成した。OSをチップに内蔵することで、OSの起動時間を大幅に短縮している。

　実証システムでの検証では、電源ONからAI処理完了までのエネルギー効率が従来比で50倍以上改善し、起動時間は30分の1以下となる65.7ミリ秒を達成した。

実証環境と電源ONから最初のAIまでの処理［クリックで拡大］ 出所：東北大学

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