一体AI芯片是怎么一回事

来源: ct 2019-07-26 10:27:00

智能生活,智能城市,慢慢的我们会进入物联网时代,海量的数据蜂拥而至。特别是各种应用终端和边缘侧需要处理的数据越来越多,而且对处理器的稳定性,以及功耗提出了越来越高的要求,这样,传统的计算体系和架构的短板就显得愈加突出,这些使得计算+存储+AI的融合发展成为了一大方向。

目前来看,不论是PC还是超算,处理器和存储芯片都是分离的,这就是冯诺依曼50多年前确立的计算架构。随着技术的发展,存储计算分离的架构瓶颈越来越明显。

一般芯片的设计思路是增加大量的并行计算单元,在传统的计算架构当中,存储一直是有限且稀缺的资源,随着运算单元的增加,每个单元能够使用的存储器的带宽和大小将逐渐减小,而随着人工智能时代的到来,这种矛盾显得愈加突出。在很多AI推理运算中,90%以上的运算资源都消耗在数据搬运的过程中。芯片内部到外部的带宽,以及片上缓存空间限制了运算的效率。因此,在业界和学术界,越来越多的人认为存算一体化是未来的趋势,可以很好地解决“存储墙”问题。

基于NOR闪存架构的存算一体AI芯片,利用NOR Flash的模拟特性,可直接在存储单元内进行全精度矩阵卷积运算(乘加运算)。规避了数据在ALU和存储器之间来回传输的瓶颈,从而使功耗大幅降低、提高了运算效率。其Flash存储单元可以存储神经网络的权重参数,同时还可以完成和此权重相关的乘加法运算,从而将乘加法运算和存储融合到了一个Flash单元里面。例如,100万个Flash单元可以存储100万个权重参数,同时还可以并行完成100万次乘加法运算。相比于传统的冯诺依曼架构深度学习芯片,这种的运算效率非常高,而且成本低廉,因为省去了DRAM、SRAM以及片上并行计算单元,从而简化了系统设计。

目前来看,这种基于NOR闪存架构的存算一体AI芯片,其主要应用领域就是对成本和运算效率(特别是功耗)敏感的应用,如边缘侧的低功耗、低成本语音识别等。而随着人工智能和物联网的发展,它还可以拓展更多的应用场景。

致芯解密专家认为,在发展存算一体AI芯片方面,除了存储和计算技术本身之外,行业相关的接口标准跟进特别重要,特别是对于以存储为基础的新型应用来说。还需要不断完善生态系统建设,才能使整个产业发展起来。

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