比利时微电子研究中心（IMEC）与晶圆代工厂格罗方德（GLOBALFOUNDRIES）携手，日前公开展示了全新 AI 芯片硬件。IMEC 的类比内存式运算（AiMC）架构在格罗方德 22FDX 制程的基础的前提下，这款全新芯片经过最佳化，并于类比环境中的内存式运算硬件进行深度神经网络运算。在达到高达 2,900TOPS/W 的创纪录高能源效率后，加速器被视为低功率装置进行边缘运算推论的关键推手。这项新技术在隐私保护、安全性以及延迟性等各种优势，将为智慧喇叭、自驾车诸多边缘设备的 AI 应用程序带来冲击性的影响。
格罗方德表示，自数位电脑年代起，处理器早与内存分道扬镳。使用大量数据的作业时，需要从内存取回一样数量的数据元素。此一限制又称“范纽曼瓶颈”（von Neumann bottleneck），会拖慢实际的运算速度，特别是在神经网络这种大量依赖向量矩阵乘法的运算中。这些运算除了仰赖数位电脑的精准度外，还需要大量的能源。然而，若以准确度较低的类比技术执行向量矩阵乘法，神经网络一样可以获得精确的结果。
而为了因应这个挑战，IMEC 透过旗下的产业联合机器学习计划，与格罗方德等产业伙伴开发了一套新架构。也就是在静态随机存取内存单元（SRAM cells）执行类比运算，借此消除“范纽曼瓶颈”的限制。以此开发的类比推论加速器（AnIA），则以格罗方德的 22FDX 制程半导体平台为基础，具有出色的能源效率。特征测试显示，其能源效率高达 2,900TOPS/W。微型感应器及低功率边缘设备中的图形识别，一般得仰赖数据中心的机器学习，如今可透过此一高效能加速器在地执行。
格罗方德进一步表示，未来将把可在 22FDX 平台执行的 AiMC 为亮点，在 AI 市场推出一套差异化解决方案。格罗方德的 22FDX 采用 22 奈米 FD-SOI 技术，可在极低能源的条件下有出色的表现，且足以在 0.5 伏特极低能源及每微米 1 微微安培的极低待机漏电流下运作。搭载全新 AiMC 功能的 22FDX，目前已进入开发阶段，由格罗方德具备的 12 吋晶圆生产线的德国德累斯顿 Fab 1 晶圆厂负责。
（首图来源：格罗方德）
