最前線|全球首款視覺應用感存算一體計算芯片發(fā)布,神經擬態(tài)計算繞開比特編程和摩爾定律

時間:2021-09-28

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導語:全球首款可廣泛應用于視覺領域的感存算一體新型架構計算芯片ADA20X已流片成功并完成性能驗證。

  這是一款模數混合AI視覺芯片,能效比達20Tops/W。其研發(fā)團隊九天睿芯誕生于蘇黎世聯(lián)邦理工學院神經擬態(tài)感知計算的創(chuàng)始實驗室中,在感存算一體研發(fā)學習上有多年的研究積累。

  九天睿芯的芯片技術理論依據源自類腦計算,由神經形態(tài)工程學和Synaptics創(chuàng)始人Carver Mead在90年代提出。其關鍵在于“感”,也就是說,神經元僅在累積到足夠電荷數量之后才會激活,大多數時間處于低功耗的待機狀態(tài),這降低了功耗。以ADA20X為例,最低功耗可降至μW級別,大約為傳統(tǒng)數字芯片功耗的1/10.同理,神經擬態(tài)芯片僅在檢測到有意義的事件才會進行處理,降低了能量,神經擬態(tài)芯片又可稱為“事件驅動處理”芯片。但純事件驅動的相機和處理會丟失一些靜態(tài)的高精度信息,而ADA20X芯片,可以同時支持高精度圖像及高時間分辨率事件的處理。

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  感存算一體架構與傳統(tǒng)架構對比優(yōu)勢

  更重要的是,它打破了馮諾依曼存儲計算分離的計算架構所造成的“內存墻”的系統(tǒng)限制,像人腦一樣的存算一體,是類腦計算的核心突破。過去60年中,集成電路不斷縮小,從電子管計算機到智能手機,微觀器件的加工面積縮小了萬億級。但是,芯片不可能無限縮小,集成電路晶體管也不會無限增加,性能、功耗、成本等總有一個要素會逼近極限。

  2020年,集成電路工藝已經微縮至5nm甚至3nm工藝,而一個原子的直徑在1nm左右。物理限制打破了傳統(tǒng)意義下的摩爾定律(晶體管集成密度),業(yè)內認為半導體發(fā)展已經步入后摩爾時代。人工智能的發(fā)展已經被算力不足、能效過低所約束和限制。

  那么,基于精簡控制、算力堆疊和數據流優(yōu)化的微架構AI芯片創(chuàng)新難以為繼。ADA20X能效比達20Tops/W,讓計算耗電和散熱兩大難題找到了新的方向。

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  ADA20X實物圖

  實際上,這已經是九天睿芯研發(fā)的第二代感存算一體芯片了,相較第一代ADA100專注于可穿戴場景,第二代將重點放在視覺場景中,這意味著更大的市場空間。36氪從九天睿芯官方了解到,ADA20X具有高度可定制性,可以依據不同的市場需求,定制不同算力及接口的專用芯片,算力覆蓋從0.3Tops-200Tops,可以滿足平板電腦、可穿戴、智能家居、AR/VR、電池供電IPC、ADAS等多種不同應用場景。

  事件相機發(fā)明人Prof Tobi Delbruck認為ADA20X的技術突破是個大的里程碑:NPU方向已經比較擁擠,能夠實現支持事件及圖像處理的基于SRAM模數混合的視覺應用存內計算芯片為數不多。尤其是在AR/VR等的應用上,事件相機和事件語音傳感器的應用需要高效的并行處理器,這個技術帶來的影響值得跟蹤。

  此外,ADA20X還可以同時支持CNN Transfer以及以SNN代表的類神經元計算架構,并且具備架構靈活,陣列化計算效率不衰減等等優(yōu)點;輸入形式上,可以同時支持動態(tài)視覺傳感器(aka事件相機)的event輸入,也可以支持傳統(tǒng)相機的圖像輸入;并配有基于存內計算的ISP,可以同時支持事件和圖像的預處理。據悉,ADA20X預計在2022年初進行試產并進一步量產。


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