利用1T-1R阵列的能效中等精度时域混合信号向量-矩阵乘法器
信号处理
2020-01-08 v4 新兴技术
摘要
物联网(IoT)时代新兴的移动设备需要专用处理器以实现神经形态计算与信号处理等计算密集型应用。向量-矩阵乘法(VMM)是这些应用最突出的运算。因此，对紧凑且超低功耗的VMM模块以执行资源密集的低至中等精度计算存在迫切需求。为此，本工作首次提出一种利用改进型1MOSFET-1RRAM(1T-1R)阵列配置的时域混合信号VMM。所提VMM克服了基于RRAM的当前模VMM方法的能效低下。对影响计算精度的不同非理想因素的严格分析表明，不可忽略的最小单元电流、沟道长度调制(CLM)与漏致势垒降低(DIBL)是劣化所提VMM精度的主要机制。我们的结果还表明，在所提VMM方法的计算精度、动态范围与面积及能效间存在权衡。因此，我们提供优化性能的必要设计准则。初步结果表明，由于改进型1T-1R块中的固有补偿效应，可实现6位有效计算精度。此外，采用所提方法的4位200x200 VMM展现出显著的高能效约1.5 POps/J与吞吐量2.5 TOps/s，含输入/输出(I/O)电路贡献。
引用
@article{arxiv.1905.09454,
title = {Energy-Efficient Moderate Precision Time-Domain Mixed-signal Vector-by-Matrix Multiplier Exploiting 1T-1R Arrays},
author = {Shubham Sahay and Mohammad Bavandpour and Mohammad Reza Mahmoodi and Dmitri Strukov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.09454},
year = {2020}
}