據(jù)外媒報道,，瑞薩電子推出了全新AI加速器，可高速且低功耗地執(zhí)行CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）處理,，向下一代瑞薩嵌入式人工智能（e-AI）邁進(jìn)，加速端點(diǎn)設(shè)備智能化,。采用該加速器的測試芯片效率達(dá)到業(yè)界最高水平8.8 TOPS/W,。瑞薩加速器基于計(jì)算存儲一體化（PIM）架構(gòu)，即當(dāng)讀取存儲器數(shù)據(jù)時,，在存儲器電路中執(zhí)行乘法和累加運(yùn)算,。

瑞薩開發(fā)人工智能加速器測試芯片

　　為構(gòu)建全新AI加速器，瑞薩推出了以下三種技術(shù),。一是可執(zhí)行大規(guī)模CNN計(jì)算的三進(jìn)制（-1,0,1）SRAM結(jié)構(gòu)PIM技術(shù),。二是與比較器配合使用的SRAM電路,，可在低功耗下讀取存儲器數(shù)據(jù)。三是能夠防止在制造過程中因工藝變化而導(dǎo)致的計(jì)算錯誤,。將以上技術(shù)結(jié)合,，既能縮短深度學(xué)習(xí)處理中的存儲器訪問時間，又可降低乘法和累加運(yùn)算所需的功率,。因此,，當(dāng)通過手寫字符識別測試（MNIST）進(jìn)行評估時，新加速器在保持99%以上準(zhǔn)確率的同時,，達(dá)到了業(yè)界最高能效等級,。

　　由于二進(jìn)制（0,1）SRAM結(jié)構(gòu)只能處理值為0或1的數(shù)據(jù)，PIM架構(gòu)無法通過單比特計(jì)算獲得足夠的大規(guī)模CNN運(yùn)算精度水平,。此外,，制造過程中的工藝變化導(dǎo)致這些運(yùn)算的可靠性降低。針對這些問題,，瑞薩現(xiàn)已開發(fā)出攻克這些問題的三大技術(shù),，并將其作為實(shí)現(xiàn)未來革命性AI芯片的前沿技術(shù)應(yīng)用于下一代e-AI解決方案，例如對性能和功率效率有較高要求的可穿戴設(shè)備及機(jī)器人等,。

　　技術(shù)一：可根據(jù)所需精度調(diào)整計(jì)算位數(shù)的三進(jìn)制（-1,0,1）SRAM結(jié)構(gòu)PIM技術(shù)

　　三進(jìn)制（-1,0,1）SRAM結(jié)構(gòu)PIM技術(shù)采用三元存儲器與簡單數(shù)字計(jì)算塊相組合,，保證硬件數(shù)量增加的同時將計(jì)算誤差降至最低。同時,，允許根據(jù)所需精度進(jìn)行位數(shù)切換（如1.5位（三進(jìn)制）和4位計(jì)算之間）,。可針對不同用戶需求支持不同的精度及運(yùn)算規(guī)模,，用戶可優(yōu)化精度與功耗間的平衡,。

　　技術(shù)二：結(jié)合比較器和復(fù)制單元的高精度/低功耗存儲器數(shù)據(jù)讀取電路

　　當(dāng)采用PIM架構(gòu)時，通過檢測SRAM結(jié)構(gòu)中的位線電流值以讀取存儲器數(shù)據(jù),。盡管使用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行高精度位線電流檢測是有效的,，但這種方法功耗高且芯片面積較大。因此,，瑞薩將比較器（1位感測放大器）與復(fù)制單元相結(jié)合,，方便靈活控制電流，從而開發(fā)出高精度的存儲器數(shù)據(jù)讀取電路,。此外,，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操作所激活節(jié)點(diǎn)（神經(jīng)元）數(shù)量非常少（約1%），通過關(guān)閉未激活節(jié)點(diǎn)（神經(jīng)元）讀取電路以實(shí)現(xiàn)更低的運(yùn)行功率,。

　　技術(shù)三：消除制造過程中因工藝變化導(dǎo)致計(jì)算誤差的規(guī)避技術(shù)

　　由于制造過程中的工藝變化,，導(dǎo)致SRAM結(jié)構(gòu)中位線電流值產(chǎn)生誤差，從而造成存儲器讀取數(shù)據(jù)時出現(xiàn)錯誤,。為解決這個問題,，瑞薩在芯片內(nèi)部覆蓋了多個SRAM計(jì)算電路模塊,，由制造工藝變化最小的模塊執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。由于激活節(jié)點(diǎn)只是所有節(jié)點(diǎn)中的一小部分,，因此激活節(jié)點(diǎn)被有選擇地分配給制造過程變化最小的SRAM計(jì)算電路模塊執(zhí)行計(jì)算,。從而將計(jì)算誤差降至幾乎可忽略的水平。

　　瑞薩電子的e-AI方案

　　自2015年引入嵌入式AI（e-AI）概念以來,，瑞薩一直致力于多個e-AI解決方案的研發(fā),。自2015年引入嵌入式AI（e-AI）概念以來，瑞薩一直致力于多個e-AI解決方案的研發(fā),。憑借靈活可擴(kuò)展的嵌入式人工智能(e-AI)概念,，瑞薩電子面向未來提供業(yè)界獨(dú)一無二的實(shí)時低功耗人工智能處理解決方案，以滿足端點(diǎn)嵌入式設(shè)備人工智能應(yīng)用的特定需求,。

  瑞薩根據(jù)e-AI的有效性和已實(shí)施的應(yīng)用程序定義了“類”,，并根據(jù)以下四類開發(fā)出e-AI解決方案：

• 第1類：判斷信號波形數(shù)據(jù)的正確性或異常。

• 第2類（100GOPS/W級）：通過實(shí)時圖像處理判斷正確性或異常,。

• 第3類（1TOPS/W級）：實(shí)時識別,。

• 第4類（10TOPS/W級）：在端點(diǎn)啟用增量學(xué)習(xí)。

  
  

　　瑞薩于2017年推出e-AI開發(fā)環(huán)境,，并于2018年發(fā)布RZ/A2M微處理器,，該微處理器集成瑞薩獨(dú)有DRP技術(shù)，為第2類應(yīng)用提供解決方案,。同時，為實(shí)現(xiàn)第3類應(yīng)用,，瑞薩進(jìn)一步提高了DRP技術(shù)的計(jì)算性能,。

　　現(xiàn)在，瑞薩正立足此項(xiàng)開發(fā)并推出新型尖端技術(shù),。全新加速器技術(shù)結(jié)合低功耗特性和改進(jìn)的計(jì)算性能,，可能成為實(shí)現(xiàn)第4類應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。瑞薩致力于通過在物聯(lián)網(wǎng)邊緣及端點(diǎn)采用AI技術(shù)來增強(qiáng)智能,，為實(shí)現(xiàn)智能社會做出貢獻(xiàn),。