インテル、4nmのLoihi 2 Neuromorphicリサーチチップを公開

脳は、おそらく自然界で最も複雑で完璧な発明品です。それをシリコン上で模倣するために、インテルは、人類が発明したチップ製造の最も高度な技術である極端紫外線（EUV）リソグラフィーに依存する次世代のインテル4テクノロジーを使用して、ロイヒ2プロセッサーを開発します。

現在の人工知能（AI）ソフトウェアおよびハードウェアは、主にオフラインでの学習を使用し、大量の電力を必要としますが、その場で学習することはできません。ニューロモーフィック・コンピューティング・アーキテクチャーは、消費電力に対処し、自動抽象化、高速な一般化、オンザフライでの学習などの新しい機能を可能にすることが期待されています。Loihiは、脳を模倣して設計されたインテルのニューロモーフィック・プロセッサのシリーズです。

初代Loihiは2018年に発表され、実績のある14nmノードを使って作られ、12万8000個のニューロンとシナプスを搭載していました。後継機では、インテルはさらにその先を目指しています。

新しいLoihi 2チップは、最大100万個のニューロンを集積しており、初代Loihiに比べて最大10倍の処理速度を実現します。Loihi 2は、性能が向上しただけでなく、柔軟性の高いアーキテクチャを採用するため、新しいタイプのニューロモーフィック・アプリケーションへの扉を開くことができます。

Loihi 2は、モデルによって最大4096個の状態を割り当てることができる（24個から増加）フルプログラマブルなニューロンを使用し、スパイクメッセージの形で通信を可能にするネットワークオンチップ（NoC）で接続された128個のニューロモルフィックコアに編成します。各コアには独自の192KBのSRAM（＝約25MBのSRAM）が搭載されており、プログラマブルなパーティショニングにより、プロセッサの柔軟性とプログラマビリティをさらに向上させるとともに、コアメモリの利用率を高めます。

Loihi 2のアーキテクチャでは、3因子学習ルールのサポートや、シナプス（内部の相互接続）の圧縮機能の向上により、内部のデータ交換が高速化されます。また、Loihi 2には（内部シナプスと同じ種類の圧縮をサポートする）並列のオフチップ・インターフェースがあり、これを利用してオンチップ・メッシュ・ネットワークを複数の物理チップに拡張することで、極めて高性能なニューロモーフィック・コンピューター・システムを構築することができます。 一方、Loihi 2は、従来のシステムへの統合を容易にするために、10GbE、GPIO、およびSPIインターフェースを備えます。

新しいLoihi 2チップは、ダイサイズ31mm2、23億個のトランジスタを搭載しており、EUVリソグラフィを活用した量産前のIntel 4プロセス技術を使用するため、初代Loihiと比較して15倍のニューロン密度を実現します。インテル社がI4ノードで実現しようとしているトランジスタ密度については推測の域を出ないが、同社の14nmノードと比較して15倍のニューロン密度を実現することは非常に素晴らしいです。また、同社はLoihi 2をすぐに大量販売する計画は発表していないが、それでもIntel 4ベースのチップとしては初めて「外部向けにリリースされた」としており、現時点でのIntelのI4ノードの状況を指し示すと考えられます。

インテルは、Loihi 2の製造で得られた経験を、実験的なチップの製造で得られたデータと合わせて、インテル4の製造技術を磨いていくことになるに違いありません。

現在、Intel Neuromorphic Research Community (INRC)の関係者は、IntelのクラウドからLoihi 2のハードウェアにアクセスすることができます。インテルは現在、1チップのOheo Gulchシステム（カードで駆動）を早期評価用に提供しており、近日中に8チップのKapoho Pointシステムも提供する予定です。