基于自旋波的近似计算
摘要
自旋波（SWs）能够在波导中传播和干涉而不消耗显著能量，从而实现高能效电路。然而，由于许多应用（如多媒体和社交媒体）具有容错性，利用近似计算范式可使 SW 计算更加节能。本文提出一种超低能耗的新型近似全加器（AFA）和一种 2 位输入乘法器（AMUL）。我们通过微磁仿真验证了所提方案的正确功能，并将近似 FA 的优值指标与最先进的精确 SW、7nm CMOS、自旋霍尔效应（SHE）、畴壁运动（DWM）、精确与近似 45nm CMOS、磁隧道结（MTJ）和 Spin-CMOS FA 实现进行了对比评估。结果表明，AFA 比最先进的精确 SW 和 7nm CMOS FA 分别节能 43% 和 33%，与精确和近似 45nm CMOS 相比分别节省 69% 和 44%，且与精确 SHE、精确与近似 DWM、MTJ 和 Spin-CMOS 对应方案相比实现了两个数量级的能耗降低。此外，其误差率与近似 45nm CMOS 和 Spin-CMOS FA 相同，而比近似 DWM FA 低 50%。并且，其在面积上至少节省 29% 的芯片面积而优于同类方案。AMUL 被评估并与最先进的精确 SW 以及 16nm CMOS 精确与近似最先进设计进行比较。评估结果表明，与最先进 SW 设计以及 16nm CMOS 精确与近似设计相比，其分别至少节省 2 倍和 5 倍能耗，平均误差率为 10%，而近似 CMOS MUL 平均误差率为 13%，且所需芯片面积至少减少 64%。
引用
@article{arxiv.2103.12869,
title = {Spin Wave Based Approximate Computing},
author = {Abdulqader Mahmoud and Frederic Vanderveken and Florin Ciubotaru and Christoph Adelmann and Said Hamdioui and Sorin Cotofana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.12869},
year = {2021}
}
备注
This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No. 801055 "Spin Wave Computing for Ultimately-Scaled Hybrid Low-Power Electronics" CHIRON