瑞萨电子为下一代AI芯片提供全新计较存储一体化技能
处置惩罚机能到达8.8 TOPS/W
AI加快器实现高速CNN处置惩罚，降低功耗
2019 年 6 月 13 日，日本东京讯 - 全世界领先的半导体解决方案供给商瑞萨电子股份有限公司（TSE：6723）公布推出全新AI加快器，可高速且低功耗地履行CNN（卷积神经收集）处置惩罚，向下一代瑞萨嵌入式人工智能（e-AI）迈进，加快端点装备智能化。采用该加快器的测试芯片可实现YABO鸭脖官网效率到达8.8 TOPS/W（注1），到达业界最高程度。瑞萨加快器基在计较存储一体化（PIM）架构，即当读取存储器数据时，于存储器电路中履行乘法及累加运算。
为构建全新AI加快器，瑞萨推出了如下三种技能。一是可履行年夜范围CNN计较的三进制（-1,0,1）SRAM布局PIM技能。二是与比力器共同利用的SRAM电路，可于低功耗下读取存储器数据。三是可以或许避免于制造历程中因工艺变化而致使的计较过错。将以上技能联合，既能缩短深度进修处置惩罚中的存储器拜候时间，又可降低乘法及累加运算所需的功率。是以，当经由过程手写字符辨认测试（MNIST）举行评估时，新加快器于连结99%以上正确率的同时，到达了业界最高能效等级。
瑞萨在6月13日于日本京都召开的2019年度“VLSI及电路技能专题钻研会（2019年6月9-14日）”上展示了相干测试成果。瑞萨还有基在原型AI模块演示了及时图象辨认技能，此中测试芯片由一颗小型电池供电，于演示环节中与微节制器、摄像头、其它外围装备和开发东西相毗连。
因为二进制（0,1）SRAM布局只能处置惩罚值为0或者1的数据，PIM架构没法经由过程单比特计较得到充足的年夜范围CNN运算精度程度。此外，制造历程中的工艺变化致使这些运算的靠得住性降低。瑞萨现已经开发出霸占这些问题的技能，并将其作为实现将来革命性AI芯片的前沿技能运用在下一代e-AI解决方案，例如对于机能及功率效率有较高要求的可穿着装备和呆板人等。
下一代AI芯片技能的要害特征：
可按照所需精度调解计较位数的三进制（-1,0,1）SRAM布局PIM技能
三进制（-1,0,1）SRAM布局PIM技能采用三元存储器与简朴数字计较块相组合，包管硬件数目增长的同时将计较偏差降至最低。同时，答应按照所需精度举行位数切换（如1.5位（三进制）及4位计较之间）。可针对于差别用户需求撑持差别的精度和运算范围，用户可优化精度与功耗间的均衡。
联合比力器及复制单位的高精度/低功耗存储器数据读取电路
当采用PIM架构时，经由过程检测SRAM布局中的位线电流值以读取存储器数据。只管利用A/D转换器举行高精度位线电流检测是有用的，但这类要领功耗高且芯单方面积较年夜。是以，瑞萨将比力器（1位感测放年夜器）与复制单位相联合，利便矫捷节制电流，从而开发出高精度的存储器数据读取电路。此外，因为神经收集操作所激活节点（神经元）数目很是少（约1%），经由过程封闭未激活节点（神经元）读取电路以实现更低的运行功率。
消弭制造历程中因工艺变化致使计较偏差的规避技能
因为制造历程中的工艺变化，致使SRAM布局中位线电流值孕育发生偏差，从而造成存储器读取数据时呈现过错。为解决这个问题，瑞萨于芯片内部笼罩了多个SRAM计较电路模块，由制造工艺变化最小的模块履行计较使命。因为激活节点只是所有节点中的一小部门，是以激活节点被有选择地分配给制造历程变化最小的SRAM计较电路模块履行计较。从而将计较偏差降至险些可纰漏的程度。
自2015年引入嵌入式AI（e-AI）观点以来，瑞萨一直致力在多个e-AI解决方案的研发。瑞萨按照e-AI的有用性及已经实行的运用步伐界说了“类”，并按照如下四类开发出e-AI解决方案：
l 第1类：判定旌旗灯号波形数据的准确性或者异样。
l 第2类（100GOPS/W级）：经由过程及时图象处置惩罚判定准确性或者异样。
l 第3类（1TOPS/W级）：及时辨认。
l 第4类（10TOPS/W级）：于端点启用增量进修。
瑞萨在2017年推出e-AI开发情况，并在2018年发布RZ/A2M微处置惩罚器，该微处置惩罚器集成瑞萨独占DRP技能，为第2类运用提供解决方案。同时，为实现第3类运用，瑞萨进一步提高了DRP技能的计较机能。
此刻，瑞萨正安身此项开发并推出新型尖端技能。全新加快器技能联合低功耗特征及改良的计较机能，可能成为实现第4类运用的要害技能之一。瑞萨致力在经由过程于物联网边沿和端点采用AI技能来加强智能，为实现智能社会做出孝敬。
解释
（注1）TOPS/W：每一秒每一瓦的万亿次操作。该单元暗示1瓦特功率下1秒钟内可以履行的运算次数；8.8 TOPS/W的机能相称在于1秒钟内用1瓦特的功率举行8.8×10^12次计较。
关在瑞萨电子股份有限公司
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