Loihi 2: Ein Neuromorphic-Chip ist der erste in Intel-4-Fertigung

Loihi 2, Intels Forschungs-Chip zur Nachahmung eines Gehirns, bringt viele Verbesserungen gegenüber dem vier Jahre alten ersten Design Loihi mit. Fast jedes Element im Chip wurde überarbeitet, zehn Mal höher soll die Leistung unterm Strich ausfallen.

Die Aufgaben, die einem solchen Chip zufallen, sind sehr speziell. Deshalb wirbt Intel um Entwickler, die helfen, Einsatzszenarien zu bauen – knapp 150 waren zuletzt Teil der Intel Neuromorphic Research Community (INRC). Damit es mehr werden, bietet Intel mit dem Lava Software Framework for Neuromorphic Computing einfachere Software an, die den Zugang erleichtert. Zusammen mit den Anpassungen der Hardware, die ebenfalls in die Richtung gehen, soll so ein großer Schritt nach vorn gemacht werden.

Neuromorphic Computing ist ganz anders als alles, was bisher da ist, eine Serienreife ist deshalb auch noch viele Jahre entfernt. Am Ende soll die extrem gute Effizienz für gewisse Aufgaben ein Anwendungsgebiet ausrollen. Im Fokus steht dabei ein sehr geringer Energiebedarf und gleichzeitig hohe Leistung, Mikrowatt-Energielevel und Millisekunden Reaktionszeit sind das Ziel – eben genau so, wie das auch ein Gehirn macht. Neue Leistungsangaben zu Loihi 2 gab Intel nicht preis, der Faktor 10 gegenüber Loihi 1 wird als grobe Richtlinie angegeben, vom Vorgänger gibt es jedoch Werte.

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Loihi 2 ist ein 31 mm² kleiner Chip, der 2,3 Milliarden Transistoren fasst. Dort findet nun die achtfache Menge an Neuronen Platz, sechs statt drei winzig kleine klassische CPU-Kerne sind integriert, die viele Verwaltungsaufgaben übernehmen – hier war beim Vorgänger ein großer Flaschenhals zu finden. Neu in Loihi 2 sind nämlich auch klassische Anschlussmöglichkeiten inklusive GPIO und Ethernet statt nur eines proprietären Anschlusses. Eine Übersicht von Intel legt alle Unterschiede zum Vorgänger dar.

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Interessant ist dabei auch der Punkt zur zukünftigen Skalierung, die deutlich größere und damit schnellere Systeme hervorbringen dürfte, da sich Intel nicht mehr nur auf die 2. Dimension beschränkt, sondern neben dem Gang in die 3. Dimension für kürzere Signalwege auch die entsprechenden Protokolle und das Drumherum deutlich ausbaut. Kapoho Point wird ein solches erstes System, acht Chips, jeweils vier auf der Ober- und Unterseite der 4 × 4 Zoll kleinen Platine sollen so realisiert werden.

Der erste Chip gefertigt in Intel 4

Überraschend groß in den Fokus rückt Intel bei der Ankündigung auch die Fertigungstechnologie. Die 14 nm des ersten Modells waren hier auch kein Aushängeschild, nun folgt jedoch das komplette Gegenteil: Loihi 2 ist der erste in Intel 4. Und nicht nur simuliert oder auf dem Papier, sondern schon komplett fertiggestellt und auf sein Package gesetzt. Damit will Intel nun beweisen, dass der ursprünglich unter 7 nm firmierende Prozess bereit für die Serienreife ist. Der 31 mm² kleine Die ist dafür natürlich sehr gut geeignet, je kleiner desto besser für eine anfängliche gute Ausbeute und die Lernkurve für größere Chips.

Für Intel ist das der große Schritt im kommenden Jahr, kommt doch nun auch endlich EUV bei Intel zum Einsatz – vier Jahre nach TSMC. Deshalb entschied sich das Marketing vor einigen Wochen auch, den neuen Prozess „Intel 4“ zu nennen – ohne Angabe von Nanometern, die ohnehin nicht stimmen. Er steht nun TSMCs N5 und zukünftigen N3 gegenüber und soll die Wettbewerbsfähigkeit von Intel darlegen.

Um mehr Menschen für das Thema Neuromorphic Computing zu gewinnen, wird Loihi 2, Lava und das gesamte Topic auch Bestandteil des kommenden Intel-Innovation-Events, welches Ende Oktober abgehalten wird.