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Micro LED用于AI，功耗降低1万倍

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2024-12-03

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近日，布伦瑞克工业大学氮化物技术中心 (NTC) 的研究人员与奥斯法利亚应用科学大学和 ams OSRAM 合作，正在研究 Micro LED 设备在神经形态计算中的应用。通过人工智能 (AI) 的Micro LED 神经元网络，让未来的计算机功能更强大、更节能。

研究人员利用光子元件模拟生物神经网络，从而使神经形态计算机成为可能,并达成更低的能耗。

“我们的光学神经形态计算通过使用电子电路或光子元件模拟了生物神经网络（如人脑中的神经网络）的功能，”布伦瑞克工业大学半导体技术研究所的 Andreas Waag 教授兼 Nitride 技术中心发言人说道。“这避免了传统数字计算机技术的弱点——人工智能大规模应用及信息处理需要巨大的能源需求，预计 10 年后，全球约三分之一的电能将用于超级计算机及其降温。”

研究小组还看到了基于 GaN 的Micro LED 技术的巨大潜力，它可以将人工智能系统及其巨大的“能源需求”所造成的功耗降低 10,000 倍。Micro LED 执行了原本由硅晶体管执行的任务。并行内存处理与高效的光子产生和检测相结合，创建了一种硬件，它可以物理映射不同级别的神经网络并实现并行信息流。

氮化镓 (GaN) 是Micro LED 技术的首选半导体。这种半导体在电力电子领域的应用越来越广泛，因为它比传统的硅半导体具有更高的功率密度和更高的效率。然而，与硅不同，GaN 具有光学活性，使其成为蓝色 LED 的基本组成部分。

研究人员将 GaN 元件与传统的硅微电子器件相结合，开辟了全新的应用领域，例如高度集成的数十万个Micro LED 阵列。

基于这项技术的“人工大脑”要成为现实还需要进行大量研究，但它有望大幅节省能源。NTC 研究小组已经开发出一种具有 1,000 个神经元的宏观光学Micro LED 演示器。该演示器已经通过了标准的 AI 模式识别测试：它可以识别以混乱方式书写的从 0 到 9 的数字，其中一些数字人眼难以辨认。

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