Arnold：一款用于灵活低功耗 IoT 终端节点的 eFPGA 增强型 RISC-V SoC
硬件体系结构
2020-06-26 v1
摘要
广泛的物联网（IoT）应用需要强大、节能且灵活的终端节点，以从多源采集数据、通过近传感器数据分析算法处理并提炼感知数据，并进行无线传输。本工作提出 Arnold：一款 0.5 V 至 0.8 V、46.83 uW/MHz、600 MOPS 全可编程 RISC-V 微控制器单元（MCU），采用 22 nm Globalfoundries GF22FDX（GF22FDX）工艺制造，将最先进（SoA）微控制器与嵌入式现场可编程门阵列（FPGA）耦合。我们展示了该片上系统（SoC）应对众多新兴 IoT 应用挑战的灵活性，例如（i）以非标准接口连接传感器与加速器，（ii）对来自外设的数据流进行即时预处理任务，以及（iii）加速近传感器分析、加密与机器学习任务。该 SoC 的独特之处在于利用体偏置将嵌入式 FPGA（eFPGA） fabric 的泄漏功耗在 0.5 V 下最多降低 18 倍，实现 eFPGA fabric 的 SoA 级保持比特流睡眠功耗低至 20.5 uW。该 SoC 相比同类型其他已制造异构可重构 SoC 提供 3.4 倍更好性能与 2.9 倍更高能效。
引用
@article{arxiv.2006.14256,
title = {Arnold: an eFPGA-Augmented RISC-V SoC for Flexible and Low-Power IoT End-Nodes},
author = {Pasquale Davide Schiavone and Davide Rossi and Alfio Di Mauro and Frank Gurkaynak and Timothy Saxe and Mao Wang and Ket Chong Yap and Luca Benini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.14256},
year = {2020}
}