Imec與格芯宣布在A(yíng)I芯片領(lǐng)域取得突破，將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )計算用于物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備

全球領(lǐng)先的納米電子和數字技術(shù)研究及創(chuàng )新中心Imec聯(lián)合先進(jìn)的特殊工藝半導體晶圓代工廠(chǎng)格芯^?(GLOBALFOUNDRIES^?),于近日宣布一款新型人工智能芯片。這款新型芯片基于采用格芯22FDX^?解決方案的Imec模擬內存內計算(AiMC)架構,經(jīng)過(guò)優(yōu)化可在模擬域的內存計算硬件上執行深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )計算。該加速器可以實(shí)現高達2,900 TOPS/W的創(chuàng )紀錄能效,是低功耗設備邊緣推理的關(guān)鍵要素。這項新技術(shù)在隱私、安全和延遲方面的優(yōu)勢將會(huì )對各種邊緣設備的人工智能應用產(chǎn)生影響,包括從智能揚聲器至自動(dòng)駕駛汽車(chē)等應用。

自早期的數字計算時(shí)代以來(lái),處理器就已經(jīng)與存儲器分離開(kāi)來(lái)。使用大量數據進(jìn)行的運算同樣需要大量從存儲器檢索的數據元素。這種限制(稱(chēng)為馮諾依曼瓶頸)可能會(huì )掩蓋實(shí)際的計算時(shí)間,尤其是在依賴(lài)于大型向量矩陣乘法運算的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )中。這些計算利用精密的數字計算機進(jìn)行,并且需要消耗大量的能量。但是,如果使用精度較低的模擬技術(shù)進(jìn)行向量矩陣乘法運算,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )也能獲得準確的結果。

為應對這個(gè)挑戰,Imec及其工業(yè)聯(lián)盟機器學(xué)習計劃的行業(yè)合作伙伴(包括格芯)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新架構。該架構通過(guò)在SRAM單元中進(jìn)行模擬計算,消除了馮諾依曼瓶頸問(wèn)題。由此而來(lái)的模擬推理加速器(AnIA)構建于格芯22FDX半導體平臺上,能效表現出色。表征測試表明,能效最高可達2,900 TOPS/W。如今可以在這款高能效加速器上本地執行微型傳感器和低功率邊緣設備中的模式識別(通常由數據中心的機器學(xué)習提供支持)。

Imec機器學(xué)習計劃總監Diederik Verkest表示:“AnIA的成功試產(chǎn)標志著(zhù)模擬內存內計算(AiMC)的驗證又向前邁出了重要一步。此次參考實(shí)現不僅表明模擬內存內計算是切實(shí)可行的,而且還可實(shí)現數字加速器10至100倍的能效。在Imec的機器學(xué)習計劃中,我們對現有的以及新興的內存設備進(jìn)行優(yōu)化調整,使它們適合模擬內存內計算。這些令人滿(mǎn)意的結果鼓舞著(zhù)我們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這項技術(shù),朝著(zhù)10,000 TOPS/W的目標邁進(jìn)?！?/p>

格芯計算和有線(xiàn)基礎架構產(chǎn)品管理副總裁Hiren Majmudar表示:“格芯一直與Imec保持著(zhù)密切合作伙伴關(guān)系,以便利用我們的低功耗、高性能22FDX平臺實(shí)現新型AnIA芯片。此款測試芯片是向業(yè)界展示22FDX如何顯著(zhù)降低能耗密集型人工智能和機器學(xué)習應用功耗的關(guān)鍵一步?！?/p>

展望未來(lái),格芯將在22FDX平臺上實(shí)現AiMC功能,以便在A(yíng)I市場(chǎng)領(lǐng)域提供差異化解決方案。格芯的22FDX采用22nm FD-SOI技術(shù),在極低功耗下提供出色的性能,并能夠以0.5 V超低電壓和1皮安/微米(pA/um)的電流工作,實(shí)現超低待機泄漏。具有全新AiMC功能的22FDX正在格芯位于德國德累斯頓Fab 1的先進(jìn)300mm生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。