Echoes：一款具备 FFT 处理器与 I2S DSP、用于麦克风阵列灵活数据采集的 200 GOPS/W 频域 SoC
硬件体系结构
2023-05-15 v1
摘要
物联网领域的新兴应用需要超低功耗、高性能的终端节点来处理复杂的近传感器数据分析。音频、雷达与结构健康监测等领域需在频域而非时域执行大量计算。我们提出 ECHOES，一款系统级芯片（SoC），由 RISC-V 核心构成，增强了定点与浮点数字信号处理（DSP）扩展，并集成快速傅里叶变换（FFT）硬件加速器，面向新兴频域应用。该 SoC 具备支持多种外设的自主 I/O 引擎，包括超低功耗雷达、MEMS 与经 I2S 协议带全双工时分复用 DSP 模式的数字麦克风，使 ECHOES 成为首个提供此功能、可同时与多达 16 个 I/O 设备通信的开源 SoC。ECHOES 采用 65nm CMOS 工艺制造，在广泛浮点与定点通用 DSP 核上达到 0.16 GFLOPS 峰值性能与 9.68 GFLOPS/W 峰值能效。FFT 加速器实现高达 10.16 GOPS 性能与 199.8 GOPS/W 能效，相较该频域处理关键任务的软件实现，性能与能效分别提升达 41.1 倍与 11.2 倍。
引用
@article{arxiv.2305.07325,
title = {Echoes: a 200 GOPS/W Frequency Domain SoC with FFT Processor and I2S DSP for Flexible Data Acquisition from Microphone Arrays},
author = {Mattia Sinigaglia and Luca Bertaccini and Luca Valente and Angelo Garofalo and Simone Benatti and Luca Benini and Francesco Conti and Davide Rossi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.07325},
year = {2023}
}