China Kembangkan Chip Analog Baru, Diklaim 1.000 Kali Lebih Cepat dari GPU Nvidia
JAKARTA - Para ilmuwan di China telah mengembangkan sebuah chip baru yang sedikit berbeda dari chip digital konvensional. Chip ini bersifat analog, yang artinya kalkulasi dilakukan pada sirkuit fisiknya sendiri, alih-alih melalui biner 1 dan 0 sebagaimana prosesor digital standar.
Lebih lanjut, para pengembangnya mengatakan chip baru ini mampu mengungguli unit pemrosesan grafis (GPU) kelas atas dari Nvidia dan AMD hingga 1.000 kali lipat.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan pada 13 Oktober di jurnal Nature Electronics, para peneliti dari Universitas Peking mengatakan perangkat mereka mengatasi dua hambatan utama: kendala energi dan data yang dihadapi chip digital di bidang-bidang baru seperti kecerdasan buatan (AI) dan 6G, serta “masalah lama” berupa presisi rendah dan ketidakpraktisan yang membatasi komputasi analog.
Ketika digunakan untuk menangani masalah komunikasi kompleks — termasuk masalah inversi matriks yang digunakan dalam sistem multi-input multi-output (MIMO) masif (sistem teknologi nirkabel) — chip tersebut menyamai akurasi prosesor digital standar dengan konsumsi energi sekitar 100 kali lebih sedikit.
Dengan melakukan penyesuaian, para peneliti mengatakan perangkat tersebut kemudian mengungguli performa GPU kelas atas seperti Nvidia H100 dan AMD Vega 20 hingga 1.000 kali lipat. Kedua chip tersebut merupakan pemain utama dalam pelatihan model AI; H100 Nvidia, misalnya, adalah versi terbaru dari kartu grafis A100 yang digunakan OpenAI untuk melatih ChatGPT.
Perangkat baru ini dibangun dari susunan sel memori akses acak resistif (RRAM) yang menyimpan dan memproses data dengan menyesuaikan kemudahan aliran listrik melalui setiap sel.
Tidak seperti prosesor digital yang melakukan komputasi dalam biner 1 dan 0, desain analog memproses informasi sebagai arus listrik kontinu di seluruh jaringan sel RRAM-nya. Dengan memproses data langsung di dalam perangkat kerasnya sendiri, chip tersebut menghindari tugas boros energi untuk memindahkan informasi antara dirinya dan sumber memori eksternal.
“Dengan meningkatnya aplikasi yang menggunakan data dalam jumlah besar, hal ini menciptakan tantangan bagi komputer digital, terutama karena penskalaan perangkat tradisional menjadi semakin sulit,” kata para peneliti dalam studi tersebut, sebagaimana dilansir Live Science.
“Pembandingan menunjukkan bahwa pendekatan komputasi analog kami dapat menawarkan throughput 1.000 kali lebih tinggi dan efisiensi energi 100 kali lebih baik daripada prosesor digital mutakhir untuk presisi yang sama.”
Teknologi Lama, Metode Baru
Komputasi analog bukanlah hal baru — justru sebaliknya. Mekanisme Antikythera, yang ditemukan di lepas pantai Yunani pada 1901, diperkirakan telah dibangun lebih dari 2.000 tahun lalu. Mekanisme ini menggunakan roda gigi yang saling mengunci untuk melakukan perhitungan.
Namun, dalam sebagian besar sejarah komputasi modern, teknologi analog telah dianggap sebagai alternatif yang tidak praktis untuk prosesor digital. Pasalnya, sistem analog bergantung pada sinyal fisik kontinu untuk memproses informasi — misalnya, tegangan atau arus listrik — yang jauh lebih sulit dikontrol secara presisi dibanding dua kondisi stabil (1 dan 0) pada komputer digital.
Keunggulan sistem analog terletak pada kecepatan dan efisiensinya. Karena tidak perlu memecah kalkulasi menjadi rangkaian kode biner panjang, melainkan merepresentasikannya sebagai operasi fisik pada sirkuit chip, chip analog dapat menangani informasi dalam jumlah besar secara bersamaan dengan konsumsi energi yang jauh lebih sedikit.
Hal ini menjadi sangat penting dalam aplikasi yang membutuhkan banyak data dan energi seperti AI, di mana prosesor digital menghadapi keterbatasan dalam jumlah informasi yang dapat diproses secara berurutan, serta dalam komunikasi 6G di masa mendatang — di mana jaringan harus memproses sinyal nirkabel tumpang-tindih dalam jumlah besar secara real-time.
Para peneliti mengatakan bahwa kemajuan terbaru dalam perangkat keras memori dapat membuat komputasi analog kembali layak. Tim mengonfigurasi sel RRAM pada chip menjadi dua sirkuit: satu menyediakan perhitungan cepat namun bersifat perkiraan, dan satu lagi menyempurnakan hasilnya melalui iterasi berikut hingga mencapai angka yang lebih presisi.
Mengonfigurasi chip dengan cara ini memungkinkan tim menggabungkan kecepatan komputasi analog dengan akurasi yang biasanya terkait dengan pemrosesan digital. Yang terpenting, chip tersebut diproduksi menggunakan proses produksi komersial, yang berarti berpotensi diproduksi massal.
Peningkatan sirkuit chip di masa mendatang dapat meningkatkan kinerjanya lebih jauh lagi, kata para peneliti. Tujuan mereka selanjutnya adalah membangun chip yang lebih besar dan terintegrasi penuh yang mampu menangani masalah yang lebih kompleks dengan kecepatan lebih tinggi.
(Rahman Asmardika)
